Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ), Большая Советская Энциклопедия (БСЭ)

Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ)

на обложку

Большая Советская Энциклопедия

Шрифт:

Свойства отражающих поверхностей. З. должно иметь высокий отражения коэффициент. Большими коэффициентами отражения обладают гладкие металлические поверхности: алюминиевые — в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, серебряные — в видимом и инфракрасном, золотые — в инфракрасном. Отражение от любого металла сильно зависит от длины волны света l: с её увеличением коэффициента отражения Rl возрастает для некоторых металлов до 99% и более (рис. 2).

Коэффициент отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов (для стекла с показателем преломления n = 1,5

всего 4%). Однако, используя интерференцию света в многослойных комбинациях прозрачных диэлектриков, можно получить (в относительно узкой области спектра) отражающие поверхности с коэффициентом отражения более 99% не только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, что невозможно с металлическими поверхностями. Диэлектрические З. состоят из большого (13—17) числа слоев двух диэлектриков попеременно с высоким и низким n. Толщина каждого слоя такова, что оптическая длина пути света в нём составляет 1/4 длины волны. Нечётные слои делаются из материала с высоким n (например, сульфиды цинка, сурьмы, окислы титана, циркония, гафния, тория), а чётные — из материала с низким n (фториды магния, стронция, двуокись кремния). Коэффициент отражения диэлектрического З. зависит не только от длины волны, но и от угла падения излучения.

Производство З. В древности в качестве З. использовали полированные металлические пластины. С развитием стеклоделия металлические З. уступили место стеклянным, отражательной поверхностью которых являлись тонкие слои металлов, нанесённых на стекло. Первоначально небольшие З. неправильной формы получали, наливая в стеклянный сферический сосуд расплавленный металл, который, застывая, образовывал отражающий слой (после охлаждения сосуд разрезали). Первые стеклянные З. значительных размеров изготовляли нанесением на стекло ртутно-оловянной амальгамы. Впоследствии этот вредный для здоровья работающих способ был заменен химическим серебрением, основанным на способности некоторых соединений, содержащих альдегидную группу, восстанавливать из растворов солей серебро в виде металлическом плёнки. Наиболее распространённый технологический процесс производства З. серебрением состоит из следующих основных операций: удаления с поверхности стекла загрязнений и продуктов коррозии, нанесения центров осаждения серебра, собственно серебрения и нанесения защитных покрытий на отражающий слой. Обычно толщина серебряной плёнки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимической защиты отражающего слоя его покрывают медной плёнкой, соизмеримой по толщине с серебряной. На медную плёнку наносят лакокрасочные материалы — поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механические повреждения защитного слоя. З. технического назначения изготовляют с отражающими плёнками из золота, палладия, платины, свинца, хрома, никеля и др.

З. изготовляют также способами металлизации стекла катодным распылением и испарением в вакууме. Особенное распространение получает термическое испарение алюминия в вакууме при давлении 6,7·10– 2—1,3·10– 3 н/м2 (5·10– 4—10– 5мм рт. ст.). Испарение алюминия осуществляется со жгутов из вольфрамовой проволоки либо из жаропрочного тигля. Подготовка поверхности стекла к алюминированию выполняется ещё более тщательно, чем перед химическим серебрением, и включает обезвоживание и обработку электрическим разрядом при значении вакуума 13,3 н/м2(10– 1мм рт. ст.). Толщина алюминиевой плёнки для получения З. с максимальной отражательной способностью должна составлять не менее 0,12 мкм. Благодаря повышенной химической стойкости алюминированные З. иногда используются как поверхности наружного отражения, которые защищаются оптически прозрачными слоями Al2O3, SiO2, MgF2, ZnS и др. Обычно же слой алюминия покрывается непрозрачными лакокрасочными материалами, такими же, как и при серебрении. Некоторая неравномерность по спектру и ухудшение отражательной способности алюминированных З. по сравнению с посеребрёнными оправданы значительной экономией серебра при массовом производстве З.

Способами катодного распыления и термического испарения могут быть получены З. с плёнками большинства металлов, а также диэлектриков. Об изготовлении высокоточных оптических З. больших размеров см. в ст. Рефлектор.

Применение

З. в науке, технике и медицине. Свойство вогнутых З. фокусировать параллельный их оси пучок света используется в телескопах-рефлекторах. На обратном явлении — преобразовании в З. пучка света от источника, находящегося в фокусе, в параллельный пучок — основано действие прожектора. З., применяемые в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркально-линзовых систем. В лазерах З. применяют в качестве элементов оптических резонаторов. Отсутствие хроматических аберраций обусловило использование З. в монохроматорах (особенно инфракрасного излучения) и многих др. приборах.

Помимо измерительных и оптических приборов, З. применяют и в др. областях техники, например в гелиоконцентраторах, гелиоустановках и установках для зонной плавки (действие этих устройств основано на свойстве вогнутых З. концентрировать в небольшом объёме энергию излучения). В медицине из З. наиболее распространён лобный рефлектор — вогнутое З. с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. З. многообразных конструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т.д.

Лит.: Слюсарев Г. Г., Методы расчёта оптических систем, М. — Л., 1937; Зоннефельд А., Вогнутые зеркала, пер. с нем., М. — Л., 1935; Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, М. — Л., 1946; Винокуров В. М., Химические методы серебрения зеркал, М., 1950; Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, ч. 2, М. — Л., 1952; Розенберг Г. В., Оптика тонкослойных покрытий, М., 1958; Данилин Б. С., Вакуумное нанесение тонких пленок, М., 1967; Глюк И., И все это делают зеркала, пер. с англ., М., 1970.

И. И. Борисова, В. Н. Рождественский.

Настенное зеркало. Стекло, резьба по дереву, золочение. Россия. Середина 18 в. Исторический музей. Москва.

А. Н. Воронихин. Камин с зеркалом в Строгановском дворце в Ленинграде. Конец 18 в.

Тыльная сторона зеркала эпохи Фатимидов. Бронза. 11—12 вв. Музей Бенаки. Афины.

Рис. 2. Спектральные коэффициенты отражения металлических плёнок.

Туалетное зеркало. Стекло, сталь с полировкой и золочением. Тула. Конец 18 в. Павловский парк и дворец-музей художественного убранства русских дворцов 18—19 вв.