Как работает зеркало

Общеизвестные современные зеркала, как правило, не более, чем лист стекла с нанесенным на изнанку тонким металлическим слоем. Кажется, будто зеркала были вокруг всегда, в той или иной форме, но в нынешнем виде, они появились относительно недавно. Еще тысячу лет назад зеркалами были полированные диски из меди или бронзы, которые стоили больше, чем большинство людей той эпохи могли себе позволить. Крестьянин, который хотел видеть свое отражение, шел смотреться в пруд. Зеркала в полный рост, являются еще более недавним изобретением. Им всего лишь около 400 лет.

Зеркала представляют нам истину и иллюзию в одно и то же время. Возможно, этот парадокс делает зеркала центром притяжения для магии и науки.

 

Зеркала в истории

Когда люди начали делать простые зеркала около 600 года до н.э., они использовали полированный обсидиан в качестве отражающей поверхности. В конце концов, они начали производить более сложные зеркала, сделанные из меди, бронзы, серебра, золота и даже свинца.

Однако, учитывая вес материала, эти зеркала были крошечные по нашим меркам. Они редко достигали 20 см в диаметре и, в основном, использовались в  качестве украшения. Особым шиком было носить зеркало, прикрепленное у поясу цепочкой.

Одним из исключений стал Фаросский маяк, одно из семи чудес света, чье большое бронзовое зеркало ночью отражало огонь огромного костра.

Современные зеркала появились только в конце Средневековья, но в те времена их производство было сложным и дорогим. Одной из проблем было то, что в песке для стекла содержалось слишком много примесей, мешающих созданию настоящей прозрачности. Кроме того, тепловой удар, вызываемый добавлением расплавленного металла для создания отражающей поверхности, почти всегда раскалывал стекло.

В эпоху Ренессанса, когда флорентийцы изобрели способ изготовления низкотемпературной свинцовой изнанки, дебютировали современные зеркала. Эти зеркала были окончательно чистыми, что позволило использовать их в искусстве. Например, архитектором Филиппо Брунеллески была создана линейная перспектива с зеркалами, чтобы создать иллюзию глубины пространства. Кроме того, зеркала основали новую форму искусства — автопортрет. Венецианские мастера зеркального дела добились вершин в стекольной технике. Их секреты были столь драгоценными, а торговля зеркалами настолько прибыльной, что мастеров-предателей, которые пытались продать свои знания за рубеж, часто убивали.

В это время зеркала были по-прежнему доступны только для богатых, но ученые начали искать альтернативные способы их применения. В начале 1660-х годов, математики отметили, что зеркала потенциально могут быть использованы в телескопах вместо линз. Джеймс Брэдли использовал эти знания, чтобы построить первый зеркальный телескоп в 1721 году.

Современное зеркало делается путем серебрения — распыления тонкого слоя серебра или алюминия на изнаночную часть листа стекла. Юстус Фон Лайбиг изобрел этот процесс в 1835 году. Большинство зеркал, произведенных сегодня, делается более прогрессивным способом нагревания алюминия в вакууме, который затем прилипает к более прохладному стеклу. Для бытовых зеркал может по-прежнему применяться серебро, но у серебра есть существенный недостаток – оно быстро окисляется и поглощает атмосферную серу, создавая темные участки. Алюминий в меньшей мере подвержен потемнению, поскольку тонкий слой оксида алюминия остается прозрачным. Зеркала теперь используются для всех целей — от жидкокристаллического проецирования, до автомобильных фар и лазеров.

 

Физика зеркала

Чтобы понять, физику зеркала, сначала мы должны понять физику света. В законе отражения говорится, что когда луч света попадает на поверхность, он отскакивает определенным образом, подобно мячу, брошенному в стену. Входящий угол, называемый углом падения, всегда равен углу, под которым луч покидает поверхность, или углу отражения.

Свет сам по себе невидим, пока он не отразится от чего-то и не попадает в наши глаза. Луч света, распространяющийся через пространство, не видно со стороны, пока он не попадает в среду, которая рассеивает его, например, облако водорода. Это рассеивание известно как рассеянное отражение и является тем, как наши глаза интерпретируют то, что происходит, когда свет попадает на неровную поверхность. Закон отражения по-прежнему применяется, но вместо того, чтобы ударяться об одну гладкую поверхность, свет ударяется о множество микроскопических поверхностей.

Зеркала, обладая гладкой поверхностью, отражают свет не нарушая входящих изображений. Это называется зеркальным отражением. Изображение в зеркале является мнимым, так как оно образуется не пересечением самих отраженных световых лучей, а их «продолжений в зазеркалье» У многих возникает любопытный вопрос — почему зеркала всегда показывают изображения, повернутые «слева направо», а не «правильные»? Дело в том, что зеркальное отображение выглядит как «световой штамп», а не вид на предмет с точки зрения зеркала. При этом и расстояние до предмета, и размер предмета в плоском зеракале — остаются такими же, как и у оригинала.

 

Типы зеркал

Простой способ изменить работу зеркала – искривить его. Кривые зеркала существуют в двух основных вариантах: выпуклые и вогнутые. Выпуклое зеркало, в котором центр выгнут наружу, отражает широкий угол возле его краев, создавая слегка искаженное изображение, которое меньше фактического размера. Выпуклые зеркала имеют много применений. Чем меньше размер изображения, тем больше в таком зеркале вы сможете увидеть. Выпуклые зеркала используют в автомобильных зеркалах заднего вида. Некоторые универмаги устанавливают выпуклые по вертикали зеркала в гардеробной потому, что в них клиенты выглядят выше и тоньше, чем на самом деле.

 Вогнутые или сферические зеркала с кривизной внутрь похожи на фрагмент шара. У этих зеркал свет отражается в определенной зоне перед ними. Эта область называется фокусная точка. Издалека объекты в таком зеркале будут казаться перевернутыми вверх дном, но, если подойти к зеркалу ближе фокусной точки — изображение переворачивается. Вогнутые зеркала используются повсеместно, например, для зажжения Олимпийского Огня.

Теперь, когда вы знаете основные типы зеркал, можно вспомнить о других, более необычных их типах. Вот краткий список:

1. Нереверсивное зеркало: Патент на нереверсивное зеркало получен в 1887 году, когда Джон Дерби, создал его путем размещения двух зеркал, перпендикулярных друг к другу.

2. Акустические зеркала: Акустические зеркала в виде огромных бетонных блюд построены, чтобы отражать и распространять звук, а не свет. Английские военные использовали их до изобретения радара в качестве системы раннего предупреждения в отношении воздушных атак.

3. Двустронние зеркала: Эти зеркала изготавливаются путем покрытия одной стороны листа стекла очень тонким слоем светоотражающего материала, через который может проходить яркий свет. Такие зеркала устанавливаются в комнатах для допросов. С одной стороны такого зеркала расположена темная комната для наблюдающих полицейских, с другой – ярко освещенная комната для допроса. Наблюдатели из темной комнаты видят допрашиваемого человека в светлой комнате, а он видит в таком зеркале только свое зеркальное отражение. Обычное оконное стекло — тоже слабый светоотражающий материал. По этой причине трудно разглядеть что-то на улице в темное время суток, когда в комнате включен свет.

Зеркала в литературе и суевериях

Волшебных зеркал в литературе предостаточно, от древней истории о красавце Нарциссе, влюбленного и тосковавшего по его собственному отражению в луже воды, до путешествия Алисы в Зазеркалье. В китайской мифологии есть история о Зеркальном  Королевстве, где существа связаны магией сна, но в один прекрасный день воскреснут для битвы с нашим миром.

Зеркала также имеют тесные связи и с концепцией души. Это порождает множество диких суеверий. Например, разбив зеркало, вы, якобы, заработаете целых семь лет невезения. Объяснение заключается в том, что ваша душа,  обновляемая каждые семь лет, разрушается вместе с разбитым зеркалом. Из этой же теории следует, что вампиры, которые не имеют души, становятся невидимыми в зеркале. Смотреться в зеркало также опасно для младенцев, чьи души неразвиты или же они начнут заикаться.

Духи часто связаны с зеркалами. Зеркала покрываются тканью из уважения к памяти умерших во время еврейского траура, но во многих странах это также принято делать. Согласно суеверию, зеркало может заманить в ловушку душу умирающего человека. Женщина, которая рожает и смотрит в зеркало, вскоре будет видеть призрачные лица, выглядывающие из-за ее отражения. Более того, если вы смотрите в зеркало в канун Рождества со свечой в руке и называете имя умершего громким голосом, то сила зеркала покажет вам лицо этого человека. Так же распространены девичьи гадания на «суженого», в которых по замыслу гадающих, зеркало должно показать лицо будущего жениха.