Доклады о будущих и современных технологиях

ЗЕРКАЛО

С. С. Лепихова, А. А. Кияткина

Научный руководитель - Н. Н. Симаков, д-р физ.- мат. наук, профессор Ярославский государственный технический университет

Зеркало - это необходимый предмет быта, позволяющий человеку взглянуть на себя со стороны, природное явление, связанное с отражением света от гладкой поверхности физических тел, это также не очень слож­ный, но очень важный оптический прибор-инструмент.

Основное свойство зеркала - отражение света - подчиняется законам геометрической оптики. Сам закон отражения, в соответствии с которым угол падения равен углу отражения, следует из принципа Ферма: свет рас­пространяется по наикратчайшему оптическому пути - и может быть вы­веден как в корпускулярной, так и в волновой теории.

Используя закон отражения света можно решить задачу об оптималь­ных размерах зеркала: какими должны быть его минимальные размеры, чтобы человек мог видеть себя в этом зеркале в полный рост. Оказывается, что высота и ширина зеркала должны быть примерно в половину роста и ширины человека.

На базе закона отражения, можно также решать задачи о сферических зеркалах, используемых в фарах транспорта, в фонариках и прожекторах.

Материалом отражающей поверхности зеркала обычно служат метал­лы: серебро, алюминий, никель - из-за их высокого коэффициента отраже­ния R»1. Удивительно, но их высокая отражательная способность обу­словлена сильным поглощением энергии электромагнитной волны.

Способностью отражать свет обладают и диэлектрики, но их коэффи­циент отражения существенно зависит от угла падения: при нормальном падении лучей он мал (около 5 %), для скользящих лучей - близок к еди­нице. Эта зависимость выражена в формулах Френеля для двух волн с раз­личной поляризацией. При угле падения, равном углу Брюстера, отражен­ный свет будет полностью линейно поляризован.

Благодаря интерференции света, отраженного от поверхности, покры­той одним или несколькими тонкими слоями диэлектрика, можно достичь коэффициента отражения, очень близкого к единице или нулю, что ис­пользуется, соответственно, при изготовлении интерференционных свето­фильтров и зеркал для газовых лазеров или "просветлении" оптики.

Наконец, если упорядоченно “исцарапать” зеркало, его можно превра­тить в отражательную дифракционную решетку способную разлагать све­товой пучок в спектр. При этом зеркало становится спектральным прибо­ром, не хуже призмы.

Таким образом, физические свойства зеркала весьма разнообразны.