Как работают зеркала
Традиционное зеркало — это не что иное, как лист стекла с нанесенным на него металлическим покрытием. Кажется, что зеркала были всегда и везде, но на самом деле, зеркала, которые мы знаем и видим сейчас, стали такими, как они есть не так давно. Тысяча лет назад зеркала все еще делали из полированного плоского куска металла, и стоили такие зеркала настолько дорого, что мало кто мог позволить себе эту роскошь. Крестьянин, который хотел увидеть свое отражение, ходил на пруд и смотрелся в водную гладь. А зеркало в полный рост, можно сказать, даже более недавнее изобретение. Ему около 400 лет.Вы, наверное, думаете, что четыре столетия дало время людям приспособиться к оцениванию себя в зеркале, но по наблюдениям исследователей Ливерпульского университета в 2005 году показали иной результат. Группе опрашиваемых субъектов предложили предсказать, в какой момент появится их отражение в зеркале, мимо которого они будут проходить. Ответы смутили исследователей. Такие же не богатые результаты были получены при просьбе оценить реальные размеры своей головы, отражающейся в зеркале.
Результаты исследования подтвердили, что люди просто интуитивно не способны оценивать отражения; пока зеркала резонируют глубоко в человеческой психике. Они показывают одновременно и правду, и иллюзию. Они показывают нам нас такими, какие мы есть, но не совсем, и мы видим за зеркалом другой не исследованный мир, к которому у нас нет доступа.
Возможно, этот дезориентирующий парадокс представляет нам зеркала, как с научной стороны, так и с магической.
В этой статье мы изучим историю, физическую природу, суеверия, связанные с самым странным изобретением человечества.
Зеркала в истории
Кода люди начали делать простые зеркала, приблизительно в 600 году д.н.э, они использовали полированный обсидиан (вулканическое стекло), как отражающую поверхность. Со временем они стали изготавливать более сложные зеркала, сделанные их меди, бронзы, серебра, золота и даже из свинца. Тем не менее, из-за веса материала, эти зеркала были слишком маленькие в сравнение с современными стандартами. Редко когда они превышали 8 дюймов (20 см) в диаметре и использовались в основном для украшения. Исключением был Фарос — Александрийский маяк, чье большое металлическое зеркало отражало днем солнце, а ночью использовали огонь, чтобы маяк было видно.
Современные зеркала произошли не от Средневековых зеркал. Тогда их изготовление было сложным и дорогим. Самой значимой проблемой было то, что песок, из которого делали стекло, содержал очень много примесей. Из-за этого не было достаточной ясности и прозрачности отражения. Вдобавок, из-за высокой температуры разогретого металла, стекло, при нанесении покрытия, трескалось.
Так было до эпохи Ренессанса, когда флорентийцы изобрели способ низкотемпературного свинцового покрытия, с чего собственно и брало начало производство современных зеркал. Эти зеркала стали достаточно прозрачным для использования их деятелями искусства. Например, архитектор Филиппо Брунелеччи создал линейную перспективу с помощью зеркала, за счет иллюзии глубины изображения. Вдобавок, зеркала способствовали появлению и стремительному развитию новой формы живописи: автопортрет. Позже, венецианцы подчинили себе зеркальное ремесло со своей собственной технологией их производства. Их секреты были настолько ценные и прибыльные, что изменника, пытавшегося продать эти секреты за границу, казнили.
Из-за этого, зеркала могли себе позволить лишь богачи, но ученые тем временем нашли альтернативное применение для них.
Еще в 17 веке математики выяснили, что зеркала могут использоваться в телескопах вместо линз; Джеймс Брэдли использовал эти знания, при создании первого отражающего телескопа в 1721 году.
Современные зеркала делают с помощью серебрения-нанесения тонкого слоя серебра или алюминия на заднюю поверхность стекла. Юстус фон Лиебиг изобрел этот способ в 1835 году, но большинство зеркал сегодня делаются с помощью разогретого в вакууме алюминия, который сцепливается с охлажденным стеклом.
Физика зеркала
Закон отражения говорит, что когда луч света попадает на поверхность, он отскакивает в определенном смысле, как теннисный мяч, брошенный об стену. Входящий угол, называемый углом падения, всегда равен углу отражаемой поверхности, или углу отражения. Когда свет попадает на поверхность под небольшим углом — как на озере на закате — он отскакивает под тем же небольшим углом и бьет прямо в глаза с полной мощностью, а не наискось, как, когда солнце находится над головой. Вот почему яркого солнечного света в течение вечера и утром так много и он более интенсивный, чем в остальное время дня.
Свет сам по себе не видим до тех пор, пока он не отскакивает от чего-либо и бьет нам в глаза. Например, луч света, проходящего через пространство, не может быть видимым со стороны, пока он не натыкается на то, что рассеивает его, как облако водорода или спутник. Это рассеивание известно как диффузное отражение- так наши глаза воспринимают то, что происходит, когда свет попадает на неровную поверхность. Закон отражения все еще используется, но вместо попадания на одну гладкую поверхность, свет попадает на множество микроскопических поверхностей. Это похоже на игру горстки мрамора со статуей, когда кидаешь мраморные крошки в статую, и они, отскакивая, сохраняют форму статуи.
Зеркала, к слову, не рассеивают свет таким образом. На гладкой поверхности, свет отражается, не искажая входящего изображения. Это называется зеркальным отражением. Исходя из этой концепции, возникает интересный вопрос: Если зеркала сохраняют отражаемые изображения, почему они превращаю лево в право и наоборот? Почему не сверху вниз? Правда в том, что зеркало на самом деле не меняет лево на право. Оно отражает спереди назад, как печатающий пресс или печать. Представим, что мы написали что-то черными чернилами на листе бумаги. Теперь подносим надпись к зеркалу. Мы видим надпись задом наперед. Это выглядит так же, как если бы вы держали лист с надписью над светящейся лампой и смотрели на нее с обратной стороны листа. Ваше отражение в зеркале –это ваш световой оттиск, а не отражение вас в ретроспективе зеркала.
Зеркала это не только плоская поверхность. Далее мы посмотрим, как творчески можно использовать зеркало.
Виртуальное изображение
Тип изображения производимым плоским зеркалом называют виртуальным изображением.
Даже если свет отражается от зеркала, наши глаза обманчиво полагают, что этот свет отражается по прямой линии. Мнимое изображение не может быть сфокусировано, но некоторые зеркала, например, вогнутые, могут производить реальное изображение, которое может проецироваться на поверхность.
Типы зеркал
Самый быстрый способ изменить работу зеркала- это искривить его. Искривленные зеркала бывают 2 видов: выпуклые и вогнутые. Выпуклое зеркало, с выпуклостями наружу, отражается под большим углом ближе к краям, нежели к центру, создавая слегка искаженное изображение, которое меньше фактического размера. Выпуклое зеркало применяется во многих областях. Чем меньше изображение, тем больше мы можем увидеть на такой поверхности, отсюда использование их в зеркалах безопасности. Вот почему зеркало с пассажирской стороны показывает объекты ближе, чем они кажутся. Некоторые магазины намеренно используют выпуклые зеркала в примерочных. Почему? В них человек кажется стройнее и выше.
Вогнутые зеркала изогнуты вовнутрь как ложка (сторона, которой мы набираем суп). Это позволяет зеркалам создавать изображение, когда свет от их кривизны отскакивает к конкретному участку, перед ними. Этот участок называется точка фокуса. Издалека предметы будут казаться перевернутыми. Но чем ближе вы будете, и при прохождении точки фокуса, предметы перевернуться и увеличатся. Вогнутые зеркала используются и применяются везде. Начиная от зеркала для бритья вплоть до зажжения Олимпийского факела.
Теперь, когда вы узнали о базовых типах зеркала, давайте рассмотрим более редкие типы зеркал.
- Нереверсивные зеркала: Изобретение такого зеркала исходит от 1887 года, когда Джон Дерби создал экземпляр, расположив перпендикулярно два зеркала друг у другу.
- Акустические зеркала: Акустические зеркала — это огромные бетонные «тарелки», построенные отражать и распространять звук, а не свет. Английские военные использовали такие зеркала до изобретения радара, чтобы отражать воздушные атаки.
- Двусторонние зеркала: Эти зеркала покрыты с одной стороны очень тонким слегка отражающим материалом. Когда покрытая сторона обращена в светлую комнату, некоторый свет отражается, а некоторый проходит в темное помещение за зеркало, таким образом, позволяя видеть из освещенного помещения, а само помещение извне не видно (как пример, подобные зеркала используются в полицейских участках для опознания преступников).
Зеркала в литературе и в суевериях
Оставив научный аспект в стороне, можно также подчеркнуть, что зеркала всегда обладали некой зловещей принадлежностью к потустороннему миру. В литературе существует огромное изобилие магических зеркал. Начиная от истории Нарцисса, влюбившегося в свое собственное отражение в воде, и до сегодняшней городской легенды о Кровавой Мери, которую можно вызвать, стоя перед зеркалом и трижды произнеся ее имя. Королева из сказки о Белоснежке имела волшебное зеркало, а Алиса путешествовала в Зазеркалье. Древний китайский миф рассказывает о Зеркальном Королевстве, где находятся существа в магическом сне, готовые однажды проснуться и вступить в бой с нашим миром.
Зеркала также имеют сильную связь с понятием души, что приводит к богатым суевериям Например, разбитое зеркало – это причина семилетнего невезения. Вампиры не имеют души, поэтому не отражаются в зеркале. Также опасно для малышей, чья душа неразвита, смотреть в зеркала до первого дня рождения: это может быть причиной заикания.
Духи очень часто ассоциируются с зеркалами. Зеркала покрывают в дань уважения к мертвым, (еврейский ритуал Шива), многие люди в США и Европе тоже накрывают зеркала, когда кто-то умирает. Согласно суевериям, зеркало может «поймать» душу в ловушку. Если рожающая женщина смотрит в зеркало, она может увидеть прозрачные призрачные отражения за своей спиной. Более того, говорят, что если в Сочельник подойти к зеркалу с зажженной свечей и произнести вслух имя умершего, можно увидеть отражение его лица в зеркале.
Зеркало: принцип действия — Интересно знать — LiveJournal
Когда люди начали делать простые зеркала около 600 г. до н.э., они использовали полированный обсидиан, как отражающую поверхность. В конце концов, они начали производить более сложные зеркала сделанные из меди, бронзы, серебра, золота и даже свинца . Однако из-за веса материала, эти зеркала, по нашим меркам, были крошечными: они редко были больше 20 см в диаметре и использовались в основном для украшения. Единственным исключением был Фарос, Александрийский маяк, чьи большие металлические зеркала для обозначения маяка отражали солнечный свет в течение дня и огонь ночное время.
Современные зеркала сделаны посредством серебрения, или распыления тонким слоем серебра или алюминия на задний лист стекла. Юстус фон Лейбиг изобрел процесс создания зеркал в 1835 году. Большинство зеркал сделаны сегодня при нагревании алюминия в вакууме, который затем накладывался на холодное стекло. Зеркала в настоящее время используются для многих целей, от проекции ЖК-лазеров до автомобильных фар.
Чтобы понять, принцип зеркала, мы сначала должны понять свойства света . Закон отражения гласит, что когда луч света попадает на поверхность, он отскакивает в определенном смысле, как теннисный мяч брошенный в стену. Входящий угол, называемый углом падения , всегда равен углу отражения . Когда свет попадает на поверхность под небольшим углом — как на озере на закате — он отражается под таким же низким углом и бьет в глаза на полную мощность. Именно поэтому солнечные блики в вечернее и утреннее время более интенсивнее, чем в течение остальной части дня.
Луч света, распространяющегося в пространстве не видно со стороны, пока он не впадает в то, что рассеивает его. Это рассеяние называется диффузное отражение. Зеркала не рассеивают свет. От гладкой поверхности свет отражается не нарушая входящее изображение. Это называется зеркальное отражение.
Далее, мы узнаем о типах зеркал.
Изогнутые зеркала бывают двух основных видов: выпуклые и вогнутые. В выпуклом зеркале, угол отражения больше вблизи края зеркала, чем в его центре, создавая слегка искаженное изображение, которое меньше, чем фактический размер. Выпуклые зеркала имеют множество применений. Вогнутые зеркала имеют способность создавать изображения и при их кривизне отражать свет на определенную область перед ними. Эта область называется фокусом. Издалека, объекты будут казаться перевернутыми, но по мере приближения и прохождения фокуса, изображение будет переворачиваться и увеличиваться. Вогнутые зеркала используются во всем, от зеркал для бритья до зеркал для освещения олимпийского факела.
Вот как работает зеркало заднего вида с автоматическим затемнением
Работа зеркала заднего вида с автозатемнением — впечатляет.
Зеркала заднего вида с автозатемнением на первый взгляд являются не самой захватывающей технологией применяемой в современных автомобилях. Но, если назвать такое зеркало более правильнее, т.е. с технологической стороны подхода к делу, а именно, — «электрохромное зеркало заднего вида», — то становится понятно, что такое зеркало заднего вида с автозатемнением является современным электронным продуктом высоких технологий. Особенно с той точки зрения если учитывать, что в этих зеркалах отражающая поверхность затемняется конкретно с помощью электроники.
Как вы друзья думаете, для чего нужно таковое зеркало заднего вида с автоматическим затемнением?
Управление автомобилем в ночное время суток может доставлять действительно неудобство водителю в связи с ослеплением его транспортом с яркими фарами, свет которых отражается в салонном зеркале заднего вида. Как вы уже наверное поняли, такое зеркало заднего вида с функцией автозатемнения защищает водителя от света ярких фар идущего позади автотранспорта. Но помимо этого такие зеркала с автоматическим затемнением выполняют еще одну более важную роль.
Дело в следующем, если водителя ослепляет позади идущая машина, то его глаза на какое-то время могут получить и поймать так называемое слепое пятно, в результате которого водитель не сможет видеть часть объектов находящихся в этот момент на дороге.
Этот слепой эффект крупный производитель таких стекол с автозатемнением (компания «Gentex») называет- «Эффектом Трокслера».
Этот «эффект Трокслера» влияет на зрительное восприятие человеком окружающего мира. По словам специалистов производителей автозеркал, данный «эффект Трокслера», возникающий из-за ослепления водителя ярким светом, откладывает его реакцию на срочное реагирование на ситуацию в среднем примерно до 1,4 секунды. Вы наверное думаете, что это совсем немного..(?) Посчитайте и прикинте сами, а вот как:
При движении автомобиля на скорости 95 км/час замедленная реакция водителя или отсутствие полного визуального обзора дороги в течение 1,4 секунды приведет к тому, что машина проедет 37,5 метров фактически без контроля водителя.
Вот вам наглядный пример, как человеческое зрение может не видеть объекты прямо перед своими глазами:
Закройте один глаз ладонью, обоприте свои локти об стол и зафиксируйте голову руками на расстоянии от картинки в 15 — 30 сантиметров. Далее открытым глазом попробуйте сфокусировать свой взгляд на крестике в центре картинки. Смотрите прямо на крестик не переводя взгляда на другие объекты. Если вы все сделаете правильно, то фиолетовые объекты на картинке исчезнут.
Вот еще один пример этой иллюзии:
Зеркало с автоматическим затемнением призвано бороться с ярким блеском фар, лучи от которых попадают от позади идущих транспортных средств на светоотражающую поверхность, а далее уже попадают прямо в глаза водителя. Автоматическое затемнение зеркала заднего вида позволяет избежать данного «эффекта Трасклера» затемняя фактически поверхность зеркала с помощью процесса электрохромизма.
По своему принципу зеркало с автозатемнением работает очень просто, а именно: -датчик света (или датчики), встроенный в зеркало, обнаруживает блики от света фар и посылает сигнал электронике, которая находится внутри зеркала заднего вида. Далее происходит сам процесс электрохромизма, который и затемняет светоотражающую поверхность зеркала.
Современные зеркала с автоматическим затемнением имеют обычно два датчика, которые являются, как правило, либо фотодиодами на основе фотоприемников (фотодиод представляет собой полупроводник, который превращает свет в ток) либо обычными камерами.
Сами датчики напрямую связаны с микропроцессором. В итоге получается, когда датчики и микропроцессор обнаруживают блик или блики от фар, то процессор моментально посылает электрический разряд на специальный гель, который находится между несколькими слоями зеркала.
Этот заряд приводит к тому, что вещества в геле подвергаются окислительно-восстановительной реакции, что и заставляет их моментально затемниться. В результате более темный гель, что находится между двумя слоями стекол зеркала заднего вида, затемняет саму поверхность зеркала ограничивая тем самым количество света способного отражаться от зеркала в сторону лица водителя.
В результате этого водитель может спокойно двигаться (ехать) ночью не боясь получить слепое пятно в глаза от ярких фар позади идущего транспорта.
Это захватывающая технология в наши дни стала стандартной опцией для многих современных автомобилей. Но когда она появилась в 1980-х годах, то зеркала с этой опцией устанавливались, как правило, только на дорогие люкс-автомобили, так как стоили они в то время очень дорого.
Сегодня, благодаря удешевлению подобной технологии, зеркала с автозатемнением стали обычной опцией, которая есть во многих современных автомобилях. Так что садясь за руль автомобиля, в котором установлено зеркало с автоматическим затемнением, подумайте как-нибудь в незначай, что перед вами находится удивительное изобретение внутри которого в электрохромном слое постоянно происходят сложные и интересные процессы. Удачи Вам друзья!
Как устроен привод зеркал и как его можно (или нельзя) сломать
Конструкций электроприводов автомобильных наружных зеркал заднего вида существует достаточно много, хотя различия между ними не слишком принципиальны. В любом варианте привод представляет собой герметичный корпус с двумя миниатюрными электродвигателями. Из него наружу выходят два выдвигающихся штока, которые наклоняют по двум осям (горизонтальной и вертикальной) качающуюся на центральной оси подвижную панель-«тарелку». К «тарелке» в свою очередь крепится зеркальный элемент.
Кинематика приводов может слегка отличаться от производителя к производителю и даже защищаться патентами, но внутри любого варианта находится механизм, который превращает радиальное вращение вала электродвигателя в линейное движение штока, меняющего угол наклона зеркала. Собственно, линейными приводами такие механизмы и называются. В любом современном автомобиле их полно – это и перемещение кресла, и подъем багажника, и корректор фары, и регулировка оборотов холостого хода, и многое другое.
Электродвигатели в зеркалах – самые простейшие, типовые моторы стандартизированных размеров. Их можно встретить где угодно, в том числе и в детских игрушках. Это примитивные коллекторные моторчики, нередко без полноценных подшипников и обычно даже без графитовых щеток – щетки представляют собой пружинящие металлические пластинки. Управляются моторчики простой подачей напряжения со сменой полярности, которая заставляет их менять направление вращения и, соответственно, направление линейного движения штока – внутрь корпуса или наружу.
В зеркалах с функцией памяти положения рядом с моторчиками установлены еще и переменные резисторы, скользящие контакты которых механически связаны с подвижными штоками механизмов – соответственно, вместе с движением зеркала меняется и сопротивление двух резисторов. Электронный блок, расположенный в салоне, запоминает значение сопротивления в выбранном вами положении зеркала и при автоматической установке положения зеркал просто крутит моторчики до его достижения. Так устроены зеркала 99% автомобилей, от бюджетных до премиальных. Увидел потроха одного из них – считай, видел все.
Что представляет собой «трансмиссия» привода зеркала? Как уже говорилось, в зеркалах используются разновидности линейного привода, позволяющие преобразовать вращение электромоторчика в возвратно-поступательное движение и одновременно существенно повысить крутящий момент, поскольку на валу миниатюрного мотора он незначителен и для движения зеркала его недостаточно.
В «трансмиссии» может применяться червячная передача или прямозубые шестерни – бывает по-разному, хотя суть от этого не меняется. В том приводе, который мы разобрали для статьи, – «червяк». А непосредственно линейное движение создает подвижный резьбовой шток, движущийся в неподвижной вращающейся гайке.
Насколько надежна механика таких приводов? Весьма надежна, и сама по себе она способна работать практически десятилетиями. Если мы берем привод хорошего бренда или тем более – под оригинальной маркировкой автопроизводителя, то в нем есть:
- шестеренки и штоки из пластика очень высокого качества: с ничтожным коэффициентом трения, сохраняющего прочность в широком диапазоне температур и не приобретающего хрупкость с годами;
- заложенная в механизм консистентная смазка, не теряющая пластичности при любых температурах и не склонная к загустеванию со временем;
- конструктивно обеспеченные люфты в механизме, которые компенсируются упругими элементами, но при этом не позволяют механизму «закисать» при сколь угодно длительном простое без движения.
Опасна ли для механизма привода работа «до упора»?
Как правило – нет. Вышеупомянутые конструктивные люфты – простые, но при этом весьма продуманные решения. Взять, к примеру, тот же линейно движущийся во вращающейся неподвижной гайке резьбовой шток – гайки в привычном понимании там, разумеется, нет: она представляет собой несколько упругих лепестков с зубчиками, входящими в витки резьбы штока. Там, где гайка традиционной конструкции, упершись, портит резьбу в себе или на винте, гайка «лепестковая» «перепрыгивает» по резьбе, лишь слегка пощелкивая. Нет, безусловно, если вы будете битый час удерживать кнопку регулировки зеркала, которое дошло до крайнего положения, то скорее всего что-то в механизме «трансмиссии» привода сотрется или разрушится. Но, согласитесь, это все же крайности. Как говорят в народе: дураку дай… э-э-э… шар стеклянный – он и шар разобьет, и руки порежет…
Опасна ли для механизма привода работа при примерзании зеркального элемента в кожухе?
Опять же – нет. Эффект тут аналогичный вышеупомянутому движению до упора. Механизм будет «прощелкивать», и его защитит от поломки и износа проскальзывание упругих элементов и смазка. Хотя, конечно, длительно давить на джойстик, слыша щелчки и не видя результата, не нужно.
Опасно ли «обратное движение», когда не электропривод перемещает зеркальный элемент, а мы качаем зеркало руками, заставляя механизм двигаться «с противоположной стороны»?
И это производитель предусматривает. Несмотря на то что такой процесс, на самом деле, не является нормой, принудительное перемещение электрозеркала вручную при его протирке после мойки или с целью расколоть мешающий движению лед возможно в повседневной эксплуатации машины. Если не делать так намеренно, регулярно и ежедневно, запаса прочности механизма и его «защиты от дурака» опять же хватит надолго.
Так что же представляет основную опасность для механизма электрической регулировки зеркал, если он якобы такой надежный и прочный? Самая обычная вода.
Какую бы конструкцию не имела «трансмиссия» внутри корпуса приводов, наружу выходят два подвижных элемента – штока или рычага, в зависимости от того, как реализовал конкретный производитель. И точки выхода этих подвижных элементов представляют собой потенциальный вход для влаги внутрь корпусов моторов (и резисторов с некоторым количеством сопутствующей электроники в версиях зеркал с памятью).
Как правило, выход штоков очень хорошо защищен сложнопрофильными гофрированными резиновыми пыльниками (похожими на пыльники пальцев тормозных скоб), и пока они не потеряли целостность, эластичность и упругость, их защита успешно противостоит даже струе воды из «керхера», бьющей прямо под зеркальный элемент. В том числе и продолжительно, а не только мимоходом.
Однако в конструкции электропривода зеркала резиновый пыльник – все же самый уязвимый элемент. Со временем он теряет свои качества и покрывается мелкими трещинками. После чего начинает рваться и от той же самой струи воды на мойке, и от намерзшего льда, если мы регулируем зеркало в сильный мороз. Когда же пыльник порван, внутрь механизма затягивается влага и пыль – от нее сгнивают щетки на моторчиках, густеет смазка в шестеренках, портятся резисторы обратной связи для функции памяти… Механизм начинает работать медленно, с заеданиями, а затем и вовсе выходит из строя.
Ремонт же его хотя и возможен, но рентабелен лишь в редких случаях – если только у вас имеются донорские аналогичные механизмы, с которых можно переставить отдельные детальки.
Физики сфокусировали свет с помощью плоского зеркала на эффекте фотонной струи
Симуляция распространения отраженных от зеркала волн при угле падения 60°
Minin et. al. / Scientific Reports, 2020
Физики создали плоское диэлектрическое зеркало, которое способно фокусировать свет в отраженном пучке. Его принцип работы основан на эффекте фотонной струи, согласно которому микрочастицы в материале могут выполнять функцию линз, фокусируя излучение в субволновом диапазоне. Результаты работы, опубликованные в журнале Scientific Reports, помогут создать приборы для оптической визуализации с более высоким разрешением изображения.
Обычные сферические зеркала преломляют свет благодаря своей изогнутой форме. Лучи света в таких зеркалах проходят различный путь в зависимости от места падения, из-за чего на выходе они теряют параллельность и собираются в фокусе. У плоских зеркал лучи в фокусе не собираются, а сохраняют параллельность на выходе из-за отсутствия искривления поверхности. Отраженные от таких зеркал лучи, шедшие до этого параллельно друг другу, не собираются в одной точке. Не так давно исследователям удалось создать плоские зеркала, которые имеют фокус. Они представляют собой слоистую структуру из диэлектрических материалов или комплекс метал-изолятор-метал и способны фокусировать свет при определенном угле падения вблизи поверхности линзы.
Физики под руководством Олега Минина (Oleg V. Minin) из Томского государственного университета разработали плоское зеркало, работающее по совершенно другому принципу. Принцип его работы основан на эффекте фотонной струи, который заключается в фокусировке отдельными диэлектрическими частицами падающего света. Каждая такая микрочастица по-своему преломляет попадающий на нее свет и собирает его в своем фокусе на небольшом расстоянии от поверхности. В зависимости от формы частицы будет отличаться и вид фотонной струи — потока излучения, который образуется на теневой стороне частицы после преломления падающего на нее света.
Изображения отраженных от зеркала пучков излучения. (a), (b), (c) — для диэлектрического зеркала и углов падения соответственно 45°, 60° и 75°; (d) — для кремниевой подложки под углом падения 45°.
Igor V. Minin et. al. / Scientific Reports 2020
Созданное учеными зеркало представляет собой слой полидиметилсилоксана — органического полимера, содержащего атомы кремния и кислорода — на кремниевой подложке. Молекулы внутри этого материала собираются в микрочастицы различной формы, граничащие друг с другом. Изготовленное исследователями зеркало имеет форму квадрата размером 10×10 микрометров толщиной всего один микрометр. Его поместили на кремниевую подложку, после чего освещали излучением с тремя длинами волн из разных частей видимого спектра под углами от 30 до 75 градусов.
В результате авторы выяснили ключевые особенности фотонной струи нового фокусирующего плоского зеркала. В частности, они установили точку ее максимальной интенсивности. Ученые также показали, что с увеличением угла освещения интенсивность излучения в фокусе отраженного пучка уменьшается. При этом падают и линейные параметры пучка.
Из-за того, что фокусные расстояния нового материала находятся в микрометровом диапазоне, авторы предлагают использовать его для создания небольших фотонных устройств, в которых свет распространяется между элементами без дифракции. Также такое фокусирующее плоское зеркало найдет применение в приборах для оптической визуализации, где позволит существенно повысить получаемое при съемке разрешение.
Кроме твердых зеркал бывают еще и жидкие. Ранее ученые из Имперского колледжа Лондона использовали две несмешивающиеся жидкости и наночастицы золота, чтобы создать зеркало с переменным коэффициентом отражения, который можно контролировать с помощью электрического тока.
От редактора
Изначально в заметке руководителем коллектива назывался Чэн-Ян Лю (Cheng-Yang Liu). Но настоящий руководитель коллектива — Олег Минин. Мы внесли исправления в текст заметки. Приносим свои извинения.
Никита Шевцев
AUTO.RIA – Как это работает? Зеркала с автозатемнением
Список возможных усовершенствований современных автомобилей включает десятки, а порой и сотни, дополнительных опций. Апгрейд может касаться даже салонного зеркала заднего вида.
Что такое автоматически затемняющееся зеркало заднего вида?
В состав «зеркал с интеллектом» входит хром, серебро и даже платина. Поэтому опция эта мягко говоря не самая дешевая. Обычное зеркало отражает 100-процентное реальное изображение. Автоматическое затемнение позволяет снизить количество световых потоков, раздражающих зрение водителя. Иными словами, такие зеркала избирают световые потоки. При этом обзорность, яркость и другие оптические параметры зеркала не меняются. Сохраняется и контраст изображения.
Как утроен амортизатор?
Функцией автоматического затемнения могут обладать и боковые зеркала. Опция устанавливается штатно на автомобилях премиум-брендов и за дополнительную плату на большинстве моделей всех производителей. Такие чудо-зеркала можно купить и установить самостоятельно.
Специалисты, изготавливающие зеркала с автоматическим затемнением, изготавливают свою продукцию таким образом, чтобы крепление удерживало дорогую вещицу более надежно, при ударе зеркало не рассыпалось по салону. А еще относительно небольшая толщина примерно в 4 миллиметра позволяет устанавливать такие зеркала в качестве накладки.
Как это работает?
Зеркало заднего вида с автозатемнением состоит из зеркала, двух фотоэлементов и электроники. Резкий поток света, попадающий на фотоэлемент в ночное время, активирует электронику, которая и затемняет зеркало. Второй светочувствительный элемент измеряет уровень освещенности салона и в зависимости от этого регулирует степень затемнения.
Какой тип привода выбрать?
Такие зеркала не будут особо актуальны в городе с освещенными улицами, но проявят себя на загородных трассах в полной темноте. Часто автозатемняющимися зеркалами оборудуют в качестве опции автопарки. Дальнобойщики часто ездят ночью и подвергаются испытанию в виде слепящих их машин.
В чем секрет самозатемняющихся зеркал?
Функция затемнения полезна водителям особенно в ночное время, когда напряжение глаз особенно велико. Едущий долгое время за вами автомобиль, способен не только рассеивать внимание. В темное время суток свет фар, отражающийся в обычном зеркале, в прямом смысле ослепляет водителя на короткое время. Это самым негативным образом сказывается на уровне безопасности. Затемнение позволяет снизить уровень света слепящего вас автомобиля, при этом обзорность не ухудшается.
Разновидности салонных зеркал с функцией затемнения
Автоматически затемняемые зеркала имеют возможность некой настройки. Это касается заводских изменений отражающей способности. По умолчанию все зеркала имеют оптимально настроенную функцию затемнения. Но бывают и такие, что подходят для автомобилей с тонированными стеклами. А также разработанные специально для людей с плохим зрением. В каждом случае зеркало выполняет отражающую и функцию защиты глаз водителей.
Полезная функция зеркала заднего вида о которой многие не знают
Зеркало заднего вида – одно из наиболее простых устройств, что есть в вашем автомобиле. Благодаря такой «мелочи», автомобилисты могут оценивать ситуацию позади себя и безопасно выполнять тот или иной маневр.
Модели зеркал отличаются в зависимости от марки и модели автомобиля, но большинство из них имеют одну полезную функцию – возможность регулировать освещение в зависимости от времени суток. И вот об этой способности зеркала знают лишь единицы.
Когда активировать функцию
Активировать функцию лучше всего в темное время суток, когда позади идущий автомобиль слепит вас своими фарами. Такие моменты на дороге крайне неприятны. Вместе с этим, ослепленный водитель создает огромную опасность для других участников движения.
В ПДД черным по белому написано, что при приближении к автомобилю в темное время суток, водитель должен пользоваться только ближним светом фар. Однако часть автомобилистов все же игнорируют это правило.
Принцип работы
Всего существует две разновидности зеркал: механические и автоматические. Чтобы активировать ночной режим на механическом зеркале, водителю необходимо самостоятельно нажать на рычаг. На таких зеркалах установлено дополнительное призматическое стекло.
При попадании ослепляющего света, эта призма выдает неослепляющее отражение. Аналогичным образом работают и автоматические зеркала. Разница лишь в том, что в данном случае, необходимые переключения происходят автоматически.
Водителю ничего не нужно нажимать. Внутри зеркала установлены два датчика, которые считывают информацию и подстраиваются под определенный случай.
Как проверить зеркало
Определить наличие автозатемнения на вашем зеркале не так уж и сложно. Достаточно посветить на него фонариком и обратить внимание на то, как будет меняться отражение. На автоматическом зеркале фон должен стать более темным.
Ну, а если никаких изменений не произошло, значит, такая функция отсутствует. Но не стоит расстраиваться, в любом случае можно приобрести подходящую деталь в автомагазине.
К сожалению, во всех регионах хватает «индивидуумов», которые не умеют правильно пользоваться осветительными приборами.
Ладно если это встречный водитель, ему можно «моргнуть» фарами и он переключится. Но как сообщить, если тебя слепят сзади? Именно поэтому использование подобной функции зеркала – весьма оправдано в нашей стране.
Остались вопросы или есть, что добавить по статье? Пишите в комментариях, возможно это очень поможет читателям в будущем. Так же подписывайтесь на наш канал в ДЗЕНЕ.
Как работают зеркала? | Вандополис
Вы бы поверили, что зеркала существовали с незапамятных времен? Это так! Первые люди, заглянувшие в спокойный темный водоем, увидели свое отражение.
Вам не интересно, какова была их реакция? Кто эти люди? А что они делают в воде?!
По сути, все, что имеет гладкую поверхность, отражающую почти весь падающий на нее свет — с очень небольшим поглощением или рассеянием света — может быть зеркалом.Ключевым фактором является гладкая поверхность, потому что шероховатые поверхности рассеивают свет, а не отражают его.
Когда фотоны — лучи света — исходящие от объекта (например, вашего улыбающегося лица) попадают на гладкую поверхность зеркала, они отражаются под тем же углом. Ваши глаза видят эти отраженные фотоны как зеркальное отражение. Зеркальное изображение перевернутое, что вы можете легко увидеть, если встанете перед зеркалом в рубашке со словами. Слова на рубашке появляются в зеркале задом наперёд.
Конечно, не все гладкие поверхности действуют как зеркала. Если гладкая поверхность поглощает фотоны, они не могут отразиться, и отражения не будет.
Хотя с незапамятных времен спокойная темная вода использовалась в качестве зеркала, люди начали делать зеркала тысячи лет назад. Первыми зеркалами, вероятно, были полированные камни, такие как обсидиан (разновидность вулканического стекла). Большие куски полированного металла, например латуни, также использовались в качестве зеркал, хотя они были очень дорогими.
Современные зеркала, с которыми вы знакомы, появились гораздо позже. Европейские производители стекла начали разрабатывать процесс покрытия прозрачного стекла тонким слоем отражающего металла в 15 и 16 веках.
Сегодня зеркала обычно изготавливаются из прозрачного стекла, покрытого с одной стороны тонкой металлической пленкой, например серебром или алюминием. Зеркала в большинстве ванных комнат — это зеркала такого типа, известные как плоские зеркала. Они плоские и точно отражают объекты перед собой, сохраняя тот же относительный размер и положение отражаемых объектов.
Зеркала не только помогают вам выглядеть красиво перед тем, как отправиться в школу или на работу, но и выполняют множество важных функций. Например, зеркала заднего вида в автомобиле позволяют вам видеть, что находится позади вас, прежде чем вы поедете задним ходом. Зеркала также являются важными частями телескопов и микроскопов.
Зеркала могут даже помочь вам смотреть телевизор. Современные телевизоры высокой четкости часто полагаются на миллионы микроскопических зеркал, чтобы отображать те прекрасные, четкие изображения, которые вы так любите смотреть!
Как работают зеркала. Объясните это.
Как работают зеркала. Объясните это. РекламаКриса Вудфорда. Последнее обновление: 14 июня 2021 г.
Люди часами прихорашиваются в зеркалах и, учитывая половину шанс, обезьяны, слоны, свиньи, и дельфины тоже бы сделал. павлины разные котелок с рыбой целиком. Припаркуйте блестящую синюю машину рядом с одним из них. надоедливые улюлюкающие птицы, и он будет клевать и разбивать панели в месиво, убежден, что он смотрит на соперника или помощника! Отражения в зеркалах удивительные вещи, которые буквально (и психологически) говорят нам о многое о том, как мы видим себя.Но что говорят отражения нам про зеркала сами ? Что точно зеркало… и как оно работает?
Фото: Зеркало с золотым напылением из нового Космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год. Фото Дэвида Хиггинботэма предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА.
Энергия никогда не исчезнет
Если вы любите перерабатывать, вам любить один из самых фундаментальных научных законов во Вселенной, называемый сохранение энергии.Основная идея очень проста: вы не можете создать энергию из воздуха или выбросить. Что бы вы ни делали и как бы ни старались, вы никогда не сможете создавать энергию или уничтожать ее: лучшее, что вы можете сделать, — это преобразовать ее в другую форму — переработать, если хотите.
Картина: Энергия всегда должна откуда-то браться… и куда-то уходить. Этот взрыв газа и пыли в форме пузыря имеет ширину 14 световых лет и расширяется со скоростью 4 миллиона миль в час (2000 километров в секунду).Это остаток сверхновой (взорвавшейся звезды). Фото предоставлено NASA Jet Propulsion. Лаборатория (НАСА-Лаборатория реактивного движения).
Подумайте, что происходит, когда вы включаете электрическая лампа, вы не создаете свет от ничего такого. Свет изготавливается из протекающего электричества в ваш дом от власти растение. Но даже электростанция не производит энергии: она извлекает энергия, заключенная в топливе, таком как нефть или уголь, и превращает его в электричество. Как энергия попала в уголь? Первоначально оно произошло от Солнце.Откуда Солнце черпало энергию? От ядерных реакций происходит глубоко внутри его ядра. И так далее…
Что бы вы ни делали, сохранение энергии всегда в поиске через плечо. Вам нужна энергия, чтобы что-то делать, но энергия должна исходить от с чего-то начать и пойти куда-нибудь еще, когда вы закончите. Если вы пинаете футбольный мяч, потенциальная энергия , хранящаяся в ваших мышцах, составляет переносится в мяч и заставляет его летать по воздуху с кинетическая энергия .Когда мяч катится по земле, возникает трение (т. сила трения между мячом и всем, чего он касается) ускользает свою энергию и приводит ее в состояние покоя.
Сохранение энергии — причина, по которой нельзя построить машина, которая будет работать сама по себе вечно (известная как вечный двигатель машина). Это также причина, по которой в вашем автомобиле неизбежно заканчивается бензин и почему вы всегда получаете счет за электроэнергию через ваш почтовый ящик каждые несколько недель.
Да при чем тут зеркала?..?
Что происходит, когда свет падает на зеркало?
Когда вы стоите перед зеркалом, вы видите сохранение энергии в действии, творит свою магию со светом. Свет — это энергия, движущаяся с большой скоростью (300 000 км или 186 000 миль в секунду) и при столкновении с объектом вся эта энергия должна куда-то идти. Есть три вещи, которые могут происходит, когда свет попадает на что-то: он может пройти (если объект прозрачен), тонет и исчезает (если объект непрозрачен и темного цвета), или он может снова отражаться (если объект блестящие, светлые и отражающие).В любом случае сохранение энергии работает: столько же энергии было вокруг до свет попадает на что-то, как потом, хотя часть света может быть преобразованы в другие формы.
Artwork: Идеального зеркала не существует. Все предметы поглощают, отражают и пропускают падающий на них свет. (называемый «падающим» светом) в разной степени, в зависимости от материалов, из которых они сделаны. Вещи, которые мы называем «зеркалами», представляют собой особый класс объектов. которые отражают необычное количество этого света.Обычное серебряное зеркало отражает 95 процентов света попадает на него, в то время как алюминиевое зеркало может отражать только 90 процентов.
Что происходит, когда вы смотрите в зеркало? В дневное время светло отражается от вашего тела во всех направлениях. Вот почему вы можете видеть вы сами и другие люди могут видеть вас. Ваша кожа и одежда вы носите отражение света в рассеянном способ: световые лучи отскакивают беспорядочно, бессистемно, без определенного направления. Стоять перед зеркалом, и часть этого света от вашего тела будет течь по прямой линии к нему.Лучи света (которые на самом деле пакеты световой энергии, называемые фотонами , испускаемыми потоком, подобным пули из автомата) стрелять сквозь стекло и ударил серебряное покрытие за ним (возможно, настоящее покрытие из серебра или, что более вероятно, что-то менее дорогое например, полированный алюминий). Свет будет отражаться от зеркала более упорядоченно, чем оно отражается ваша одежда. Мы называем это отражением . отражение — это напротив диффузного отражения.
Работа: Как работает зеркало: атомы серебра внутри ловят и отражают световые лучи.Чтобы закон сохранения энергии оставался верным, световые лучи должны отражаться обратно. под тем же углом они попали в зеркало. Бэкборд – это защитная подложка предотвращает появление царапин на зеркальной поверхности.
Как зеркало отражает свет? Атомы серебра за стеклом поглощают фотоны поступающей световой энергии и возбуждаются. Но это делает их нестабильными, поэтому они пытаются снова стать стабильными, избавиться от лишней энергии — и они делают это, отдавая еще немного фотонов.(Вы можете прочитать о том, как атомы поглощают и испускают фотоны в нашей статье о свете.) Обратная сторона зеркала обычно покрыт каким-то темным защитным материалом, чтобы остановить серебряное покрытие от царапин, а также для снижения риска просачивания света через сзади. Серебро отражает свет лучше, чем что-либо другое, и это потому что он испускает почти столько же фотонов света, сколько падает на него в первое место. Фотоны, которые выходят из зеркала, красивы почти такие же, как те, которые входят в него.
Фото: Большая часть того, что мы видим в мире, попадает нам в глаза через диффузное (нечеткое, нерегулярное) отражение; требуется тщательно отполированная поверхность, такая как зеркало, чтобы дать точное зеркальное отражение. Слева: Specular — как бы выглядело это здание, если бы озеро точно отражало его, как зеркало. Справа: Diffuse — то, как здание на самом деле выглядит в воде благодаря нечеткому, диффузному отражению. Фото Кэрол М. Хайсмит предоставлено Библиотекой Конгресса США. Рекламные ссылкиКакие существуют типы зеркал?
Вы когда-нибудь были в зеркальном зале на ярмарке развлечений? Если так, вы увидите удивительно искаженные отражения себя, смотрящего низкий и толстый или высокий и худой.По словам старого клише, это все сделано с зеркалами. То, что вы видите, когда смотрите в зеркало, не то, что есть на самом деле, а то, что думает ваш мозг есть на основе того, как он думает, что изображение создается. Другими словами, то, что вы видите, это оптическая иллюзия . Четное изображение в обычное зеркало — это оптическая иллюзия, потому что вы на самом деле не стоя в восьми футах от себя и улыбаясь в ответ. Что ты видишь это виртуальное изображение , а не реальный объект.
Вообще говоря, существует три типа зеркал:
- Если поверхность зеркала идеально плоская (то, что известно как плоское зеркало ), то, что вы видите в стекле, является разумным приближением к тому, что там есть на самом деле, но с одним принципиальное отличие: изображение кажется сдвинутым слева направо (мы говорим он зеркальный, но ученые говорят, что он «перевернут сбоку»).Много людей найти это очень запутанным, и я объясню, почему это происходит в поле ниже.
- Если зеркало прогибается внутрь в центре (известное как собирающее зеркало или вогнутое зеркало ), лучи света будут казаться исходящими из-за зеркала, отражение будет ближе к вам, и отражения будут казаться больше, чем они есть на самом деле. Вот почему сходящееся зеркало увеличивает. Зеркала для бритья работают так.
- В зеркале, которое выпирает наружу в центре (рассеивающее зеркало или выпуклое зеркало ), происходит обратное.Лучи света как бы исходят из-за зеркала и отражения будут казаться меньше и дальше, чем в плоском зеркале. Водительские зеркала работают так (как и задняя часть ложки, если вы держите ее правильно).
Фото: два вида зеркал, которые работают противоположным образом. 1) Зеркало для бритья представляет собой сходящееся (вогнутое) зеркало. 2) Ложка — очень несовершенное рассеивающее (выпуклое) зеркало. Все царапины в своей поверхности означают, что оно отражает менее совершенно, чем зеркало, но лучше, чем большинство случайных куски металла.
Работа: 1) Сходящееся (вогнутое) зеркало создает большее (увеличенное) изображение: кажется, что лучи исходят из точки перед зеркалом, ближе к вам (оранжевая звезда), поэтому ваш мозг думает, что изображение ближе, чем оно. на самом деле — и, следовательно, больше. 2) Расходящееся (выпуклое) зеркало дает меньшее (уменьшенное) изображение: кажется, что лучи исходят из точки за зеркалом, дальше от вас (оранжевая звезда), поэтому ваш мозг думает, что изображение дальше, чем оно есть на самом деле— и поэтому меньше.Почему зеркала меняют местами слева направо, а не сверху вниз?
Фото: Действительно ли зеркало меняет местами слева направо? Попробуйте сами провести этот хитрый эксперимент, чтобы доказать, что это не так!
Из книг мы узнаем, что плоские (плоские) зеркала «переворачивают вещи по бокам» (переворачивают их слева направо), но это не совсем правильно — и это не удовлетворительное объяснение. Если зеркала перевернуть вас слева направо, почему они не перевернут вас вверх ногами? И действительно ли они флип все равно слева направо? Как видно на фото здесь, если написать что-то несимметричное (например, букву «Ф») на листе прозрачного пластика и поднеси к зеркалу, то, что ты пишешь, вовсе не перевернуто: то, что ты видишь перед глазами, это именно то, что ты увидеть в зеркало.Многих это сбивает с толку — и, вероятно, потому, что научные книги делает его гораздо более запутанным, чем должно быть. Так что же происходит на самом деле?
Что видишь, то и получаешь
Вспомните наше объяснение выше. Зеркало работает, потому что атомы внутри него улавливают свет и бросить его обратно. Чтобы закон сохранения энергии сохранялся, атомы должны бросить светят обратно под тем же углом, под которым они его получают. Существует идеальное сопоставление между объект и изображение, которое он дает в плоском зеркале: те части объекта, которые находятся ближе всего к зеркалу кажутся ближайшими на изображении, которое находится «внутри зеркала», в то время как более удаленные части объекта казаться глубже «внутри зеркала».» Плоское зеркало точно отражает то, что находится перед ним.
Произведение искусства: почему кажется, что зеркало переворачивает предметы слева направо (переворачивает предметы сбоку) но не сверху вниз.
Глядя на эту схему, вы можете увидеть, что происходит, когда вы стоите перед зеркалом. Лучи света от левой руки (показаны красным) подпрыгивайте взад и вперед по траектории, показанной желтым, в то время как лучи от вашей правой руки (показаны синим цветом) следуйте по пути, показанному оранжевым цветом. Лучи из твоей головы и ног следуют по дорожкам показаны зеленым и коричневым цветом.То, что вы видите в зеркале , кажется перевернутым влево-вправо, но не верх-низ. Это почему?
Если вы человек, смотрящий, как мы сейчас, из-за человека, стоящего перед зеркалом, вы можете получить несколько иное понимание происходящего: зеркало показывает человека спереди, в то время как мы можем видеть спину человека. Зеркало показывает вам лицо человека, стоящего перед ним, но если бы человек пошел вперед и «залез внутрь» зеркала, вы бы увидели его спину.Итак, на самом деле зеркало переворачивает предметы спереди назад, хотя мы также можем объяснить вещи более простым способом.
Отражение без зеркала
Когда подносишь к зеркалу чистый пластиковый лист с написанной на нем буквой это, как и на нашем верхнем фото, буква выглядит в зеркале так же, как и при обычном взгляде на нее. Как это объяснить? В этом случае световые лучи проходят через объекта, на который мы смотрим. и продолжаются в наши глаза совершенно прямыми линиями, так что «нормальный» и «зеркальный» виды должны быть точно так же.Если вы напишете букву «F» на листе белой бумаги (который обращен к вам), вы должны поверните его (лицом от себя), чтобы увидеть его в зеркале. Когда вы поворачиваете его, вы переключаетесь правая сторона бумаги налево, а левая сторона на правую. Вот почему буквы написанные на обычной бумаге, кажутся перевернутыми: вы перевернули бумагу, когда повернули ее к повернись лицом к зеркалу! С прозрачным пластиковым листом вы просто подносите его к зеркалу как есть, , не поворачивая это около .Вы не переворачиваете лист, чтобы буква «F» не казалась перевернутой. Если вы возьмете свой кусок прозрачного пластика и поверните его лицом к зеркалу, как обычный белый лист бумаги, буква «F» сразу инвертируется. Теперь понятно, почему: вы сами его перевернули. Зеркало не играет в этом роли!
Фото: Нарисуйте букву «F» на тонком листе бумаги, поверните его лицом от себя и поднесите к окну или свету. То, что вы видите, является «зеркальной» версией буквы «F», хотя зеркала нет! Объяснение действительно очевидное: вы перевернули бумагу вокруг себя, поэтому буква перевернута.Точно такое же объяснение справедливо и для зеркал. Чтобы увидеть что-то в зеркале, мы поворачиваем его лицом к стеклу. Вот что вызывает лево-правую, боковую инверсию: само зеркало не имеет значения.
Ты зеркало!
Так вот настоящее объяснение того, почему большинство вещей кажется перевернутыми влево-вправо в зеркале: мы повернули их влево-вправо лицом к зеркалу, чтобы увидеть их, но удобно забыли, что мы сделали. Мы сами сделали зеркалирование .Это относится к нашим собственным телам так же, как и к записи на листе бумаги. С таким же успехом вы можете взять лист бумаги, обращенный к вам, и повернуть его вверх ногами, чтобы он смотрел в зеркало, и в этом случае то, что вы видите в зеркале, будет перевернуто вверх-вниз, а не влево-вправо. Это относится к собственному телу тоже. Если вы смотрите в сторону от зеркала, но переворачиваетесь вверх ногами лицом к нему, так что вы стоите на руки, чтобы поддержать себя, вы обнаружите, что ваше тело перевернуто в зеркале. Но зеркало не вызвало этого: вы вызвали это, перевернув себя с ног на голову!
О, флип!
Было бы неправильно делать из этого вывод, что зеркала ничего не переворачивают.На самом деле они переворачивают предметы вперед-назад вдоль оси (линии), которая проходит перпендикулярно зеркалу. Итак, если вы посмотрите на иллюстрацию выше, у настоящего человека спина ближе всего к нам, а у отраженного в зеркале человека ближе всего лицо. Вот как зеркало действительно переворачивает вещи. Если поднести карточку боком к зеркалу со словом На нем написано «ЗЕРКАЛО», буква «М» будет ближе всего к вам, но в зеркале она будет дальше всего.
Почему полированные предметы блестят как зеркала?
Вы можете сделать вещи более зеркальными, отполировав их.Если что-то плоское и светлое, вы можете заставить его отражать свет лучше протереть начисто. То, что вы делаете, когда полируете сочетание стирания грязи, заполнения неровностей и царапины и добавление поверхностного слоя химического вещества, такого как воск, все Которые делают поверхность более гладкой и больше похожей на зеркало. Когда свет хиты, скорее всего, они будут отражены в упорядоченной, зеркальной манере. с параллельными входящими лучами света, отраженными снова как параллельные исходящие лучи света. Вот почему люди говорят о полировке пары обуви до тех пор, пока вы не сможете «увидеть в них свое лицо».»
Фото: Одна веская причина для полировки ботинок GORE-TEX®: вы можете думать о науке об отражении света и сохранении энергии, когда делаете это.
Конечно, если вы полируете что-то вроде автомобиля, у вас есть большое преимущество: он сделан из плоского металла, гладкая, часто светлая. Таким образом, удаляя грязь и протирая Гладкая поверхность – это все, что вам нужно сделать, чтобы она блестела. Немного лаки содержат оптических отбеливателя , чтобы обмануть вас вещи чище и блестят, чем они есть на самом деле.Эти химические вещества широко используются в моющих средствах и, по-видимому, отражают более свет назад, чем они фактически поглощают. Это не нарушение п. сохранения энергии — как раз наоборот: атомы внутри оптического осветлители поглощают и переизлучают падающий на них свет в таком таким образом, что энергия точно сохраняется. Они делают это, поглощая невидимый ультрафиолетовый свет (голубоватый свет в солнечном свете). что наши глаза не могут видеть) и преобразовать его в синий свет, который мы можем видеть. Таким образом, помимо отражения света, который мы видим, они отражают свет, который мы не можем видеть, и превращая его в свет, который мы можем — и так они делают вещи ярче не нарушая законов физики.
Зеркала в космосе
Фото: Большие зеркала сделать сложно, поэтому такие гигантские космические зеркала, как это, часто делают из нескольких отдельных шестиугольных элементов, соединенных вместе в виде сот. Это зеркало имеет диаметр около 5 м (18 футов) и изготовлено из точно изготовленных алюминиевых сегментов. Фото предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).
Представьте, что вы смотрите в зеркало и не видите своего лица. но далекие звезды и галактики.Работают самые большие в мире телескопы точно так же, как зеркала на ваших стенах дома, только они более точны, направлены в небо и намного больше. Существует ограничение на размер зеркала (обычно около 8 м). или 27 футов в поперечнике) без коробления под собственным весом. Немного телескопы имеют большие зеркала, сделанные из меньших частей, соединенных вместе. Два телескопа Кека на горе Мауна-Кеа на Гавайях. имеют зеркала диаметром 10 м (33 фута), каждое из которых состоит из 36 отдельных зеркальная плитка.Дома или в космосе зеркала должны быть полностью гладкие поверхности для создания неискаженных изображений. Изготовление космических зеркал включает в себя особенно трудоемкую и сложную полировку, т.к. На этой великолепной фотографии полированного зеркала космического телескопа Хаббла вы очень четко это видите. В следующий раз, когда вам придется потратить немного времени на полировку зеркала дома, подумайте о ученые-оптики, производящие космические зеркала: они могут месяцы (а иногда и годы) на полировку до совершенства!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На этом сайте
Другие сайты
Книги
Для юных читателей
- Освещающий мир света с Максом Аксиомой, суперученым Эмили Сон и Ником Дерингтоном.Capstone, 2019. 32-страничный графический роман для неохотных читателей.
- Свет во вспышке автора Джорджия Амсон-Брэдшоу. Франклин Уоттс, 2017 г. Мероприятия и информация в 32-страничном введении для детей 7–9 лет.
- Свет: исследование видимого и невидимого электромагнитного излучения: Крис Вудфорд, Розен, 2013 г. / Блэкберч, 2004 г. Это одна из моих собственных детских книг для детей от 9 до 12 лет. В этом 48-страничном томе представлена история науки о свете от древних философов до современности. такие инновации, как оптоволокно.
- Очевидец: Свет: Дэвид Берни, Дорлинг Киндерсли, 2000 г. Хорошее введение для детей 9–12 лет, охватывающее как теорию, практическое использование, так и историю науки о свете.
Для читателей постарше
- Оптика: Юджин Хехт, Эддисон Уэсли, 2017. По-прежнему отличный учебник для колледжа (и тот, которым я сам пользовался в студенческие годы).
- Зеркало: история: Сабина Мельшуар-Боннет, Routledge, 2002. Написана история зеркал через науку и культуру с древних времен до наших дней.
- Зеркало, Зеркало: история человеческой любви с отражением: Марк Прендергаст, Basic Books, 2004. Гораздо более подробная альтернативная история зеркал (примерно вдвое больше книги Мельшуара-Бонне).
Артикул
- Золотое зеркало: внутри нового золотого космического телескопа НАСА, созданного Якопо Приско. CNN, 27 сентября 2018 г. Взгляд за кулисы удивительных зеркал внутри космического телескопа Джеймса Уэбба.
- Удивительная анатомия зеркал космического телескопа Джеймса Уэбба: НАСА, 30 марта 2014 г.Технический взгляд на то, как изготавливаются зеркала James Webb и какие материалы они используют.
- Должны ли мы все «воздержаться от зеркал»?: BBC Today, 12 сентября 2012 г. Почему некоторые люди вообще отказываются от зеркал.
- Это я в зеркале?: BBC Horizon, 20 октября 2009 г. Что зеркала говорят нам о нашем самосознании? В каком возрасте мы понимаем, что человек, которого мы видим, это… мы?
- Зеркала не лгут. Ввести в заблуждение? О, да. от Натали Энджер. Нью-Йорк Таймс, 22 июля 2008 г.Почему психологи так очарованы зеркалами?
- Болезненное рождение Хаббла: BBC News, 10 февраля 2000 г. Взгляд на то, как кропотливо создавалось зеркало Хаббла, почему оно пошло не так и как оно было исправлено.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты
Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Подписывайтесь на нас
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис. (2008/2021) Зеркала. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howmirrorswork.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]
Больше информации на нашем веб-сайте…
Как работают зеркала. Объясните это.
Как работают зеркала. Объясните это. РекламаКриса Вудфорда. Последнее обновление: 14 июня 2021 г.
Люди часами прихорашиваются в зеркалах и, учитывая половину шанс, обезьяны, слоны, свиньи, и дельфины тоже бы сделал. павлины разные котелок с рыбой целиком. Припаркуйте блестящую синюю машину рядом с одним из них. надоедливые улюлюкающие птицы, и он будет клевать и разбивать панели в месиво, убежден, что он смотрит на соперника или помощника! Отражения в зеркалах удивительные вещи, которые буквально (и психологически) говорят нам о многое о том, как мы видим себя.Но что говорят отражения нам про зеркала сами ? Что точно зеркало… и как оно работает?
Фото: Зеркало с золотым напылением из нового Космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год. Фото Дэвида Хиггинботэма предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА.
Энергия никогда не исчезнет
Если вы любите перерабатывать, вам любить один из самых фундаментальных научных законов во Вселенной, называемый сохранение энергии.Основная идея очень проста: вы не можете создать энергию из воздуха или выбросить. Что бы вы ни делали и как бы ни старались, вы никогда не сможете создавать энергию или уничтожать ее: лучшее, что вы можете сделать, — это преобразовать ее в другую форму — переработать, если хотите.
Картина: Энергия всегда должна откуда-то браться… и куда-то уходить. Этот взрыв газа и пыли в форме пузыря имеет ширину 14 световых лет и расширяется со скоростью 4 миллиона миль в час (2000 километров в секунду).Это остаток сверхновой (взорвавшейся звезды). Фото предоставлено NASA Jet Propulsion. Лаборатория (НАСА-Лаборатория реактивного движения).
Подумайте, что происходит, когда вы включаете электрическая лампа, вы не создаете свет от ничего такого. Свет изготавливается из протекающего электричества в ваш дом от власти растение. Но даже электростанция не производит энергии: она извлекает энергия, заключенная в топливе, таком как нефть или уголь, и превращает его в электричество. Как энергия попала в уголь? Первоначально оно произошло от Солнце.Откуда Солнце черпало энергию? От ядерных реакций происходит глубоко внутри его ядра. И так далее…
Что бы вы ни делали, сохранение энергии всегда в поиске через плечо. Вам нужна энергия, чтобы что-то делать, но энергия должна исходить от с чего-то начать и пойти куда-нибудь еще, когда вы закончите. Если вы пинаете футбольный мяч, потенциальная энергия , хранящаяся в ваших мышцах, составляет переносится в мяч и заставляет его летать по воздуху с кинетическая энергия .Когда мяч катится по земле, возникает трение (т. сила трения между мячом и всем, чего он касается) ускользает свою энергию и приводит ее в состояние покоя.
Сохранение энергии — причина, по которой нельзя построить машина, которая будет работать сама по себе вечно (известная как вечный двигатель машина). Это также причина, по которой в вашем автомобиле неизбежно заканчивается бензин и почему вы всегда получаете счет за электроэнергию через ваш почтовый ящик каждые несколько недель.
Да при чем тут зеркала?..?
Что происходит, когда свет падает на зеркало?
Когда вы стоите перед зеркалом, вы видите сохранение энергии в действии, творит свою магию со светом. Свет — это энергия, движущаяся с большой скоростью (300 000 км или 186 000 миль в секунду) и при столкновении с объектом вся эта энергия должна куда-то идти. Есть три вещи, которые могут происходит, когда свет попадает на что-то: он может пройти (если объект прозрачен), тонет и исчезает (если объект непрозрачен и темного цвета), или он может снова отражаться (если объект блестящие, светлые и отражающие).В любом случае сохранение энергии работает: столько же энергии было вокруг до свет попадает на что-то, как потом, хотя часть света может быть преобразованы в другие формы.
Artwork: Идеального зеркала не существует. Все предметы поглощают, отражают и пропускают падающий на них свет. (называемый «падающим» светом) в разной степени, в зависимости от материалов, из которых они сделаны. Вещи, которые мы называем «зеркалами», представляют собой особый класс объектов. которые отражают необычное количество этого света.Обычное серебряное зеркало отражает 95 процентов света попадает на него, в то время как алюминиевое зеркало может отражать только 90 процентов.
Что происходит, когда вы смотрите в зеркало? В дневное время светло отражается от вашего тела во всех направлениях. Вот почему вы можете видеть вы сами и другие люди могут видеть вас. Ваша кожа и одежда вы носите отражение света в рассеянном способ: световые лучи отскакивают беспорядочно, бессистемно, без определенного направления. Стоять перед зеркалом, и часть этого света от вашего тела будет течь по прямой линии к нему.Лучи света (которые на самом деле пакеты световой энергии, называемые фотонами , испускаемыми потоком, подобным пули из автомата) стрелять сквозь стекло и ударил серебряное покрытие за ним (возможно, настоящее покрытие из серебра или, что более вероятно, что-то менее дорогое например, полированный алюминий). Свет будет отражаться от зеркала более упорядоченно, чем оно отражается ваша одежда. Мы называем это отражением . отражение — это напротив диффузного отражения.
Работа: Как работает зеркало: атомы серебра внутри ловят и отражают световые лучи.Чтобы закон сохранения энергии оставался верным, световые лучи должны отражаться обратно. под тем же углом они попали в зеркало. Бэкборд – это защитная подложка предотвращает появление царапин на зеркальной поверхности.
Как зеркало отражает свет? Атомы серебра за стеклом поглощают фотоны поступающей световой энергии и возбуждаются. Но это делает их нестабильными, поэтому они пытаются снова стать стабильными, избавиться от лишней энергии — и они делают это, отдавая еще немного фотонов.(Вы можете прочитать о том, как атомы поглощают и испускают фотоны в нашей статье о свете.) Обратная сторона зеркала обычно покрыт каким-то темным защитным материалом, чтобы остановить серебряное покрытие от царапин, а также для снижения риска просачивания света через сзади. Серебро отражает свет лучше, чем что-либо другое, и это потому что он испускает почти столько же фотонов света, сколько падает на него в первое место. Фотоны, которые выходят из зеркала, красивы почти такие же, как те, которые входят в него.
Фото: Большая часть того, что мы видим в мире, попадает нам в глаза через диффузное (нечеткое, нерегулярное) отражение; требуется тщательно отполированная поверхность, такая как зеркало, чтобы дать точное зеркальное отражение. Слева: Specular — как бы выглядело это здание, если бы озеро точно отражало его, как зеркало. Справа: Diffuse — то, как здание на самом деле выглядит в воде благодаря нечеткому, диффузному отражению. Фото Кэрол М. Хайсмит предоставлено Библиотекой Конгресса США. Рекламные ссылкиКакие существуют типы зеркал?
Вы когда-нибудь были в зеркальном зале на ярмарке развлечений? Если так, вы увидите удивительно искаженные отражения себя, смотрящего низкий и толстый или высокий и худой.По словам старого клише, это все сделано с зеркалами. То, что вы видите, когда смотрите в зеркало, не то, что есть на самом деле, а то, что думает ваш мозг есть на основе того, как он думает, что изображение создается. Другими словами, то, что вы видите, это оптическая иллюзия . Четное изображение в обычное зеркало — это оптическая иллюзия, потому что вы на самом деле не стоя в восьми футах от себя и улыбаясь в ответ. Что ты видишь это виртуальное изображение , а не реальный объект.
Вообще говоря, существует три типа зеркал:
- Если поверхность зеркала идеально плоская (то, что известно как плоское зеркало ), то, что вы видите в стекле, является разумным приближением к тому, что там есть на самом деле, но с одним принципиальное отличие: изображение кажется сдвинутым слева направо (мы говорим он зеркальный, но ученые говорят, что он «перевернут сбоку»).Много людей найти это очень запутанным, и я объясню, почему это происходит в поле ниже.
- Если зеркало прогибается внутрь в центре (известное как собирающее зеркало или вогнутое зеркало ), лучи света будут казаться исходящими из-за зеркала, отражение будет ближе к вам, и отражения будут казаться больше, чем они есть на самом деле. Вот почему сходящееся зеркало увеличивает. Зеркала для бритья работают так.
- В зеркале, которое выпирает наружу в центре (рассеивающее зеркало или выпуклое зеркало ), происходит обратное.Лучи света как бы исходят из-за зеркала и отражения будут казаться меньше и дальше, чем в плоском зеркале. Водительские зеркала работают так (как и задняя часть ложки, если вы держите ее правильно).
Фото: два вида зеркал, которые работают противоположным образом. 1) Зеркало для бритья представляет собой сходящееся (вогнутое) зеркало. 2) Ложка — очень несовершенное рассеивающее (выпуклое) зеркало. Все царапины в своей поверхности означают, что оно отражает менее совершенно, чем зеркало, но лучше, чем большинство случайных куски металла.
Работа: 1) Сходящееся (вогнутое) зеркало создает большее (увеличенное) изображение: кажется, что лучи исходят из точки перед зеркалом, ближе к вам (оранжевая звезда), поэтому ваш мозг думает, что изображение ближе, чем оно. на самом деле — и, следовательно, больше. 2) Расходящееся (выпуклое) зеркало дает меньшее (уменьшенное) изображение: кажется, что лучи исходят из точки за зеркалом, дальше от вас (оранжевая звезда), поэтому ваш мозг думает, что изображение дальше, чем оно есть на самом деле— и поэтому меньше.Почему зеркала меняют местами слева направо, а не сверху вниз?
Фото: Действительно ли зеркало меняет местами слева направо? Попробуйте сами провести этот хитрый эксперимент, чтобы доказать, что это не так!
Из книг мы узнаем, что плоские (плоские) зеркала «переворачивают вещи по бокам» (переворачивают их слева направо), но это не совсем правильно — и это не удовлетворительное объяснение. Если зеркала перевернуть вас слева направо, почему они не перевернут вас вверх ногами? И действительно ли они флип все равно слева направо? Как видно на фото здесь, если написать что-то несимметричное (например, букву «Ф») на листе прозрачного пластика и поднеси к зеркалу, то, что ты пишешь, вовсе не перевернуто: то, что ты видишь перед глазами, это именно то, что ты увидеть в зеркало.Многих это сбивает с толку — и, вероятно, потому, что научные книги делает его гораздо более запутанным, чем должно быть. Так что же происходит на самом деле?
Что видишь, то и получаешь
Вспомните наше объяснение выше. Зеркало работает, потому что атомы внутри него улавливают свет и бросить его обратно. Чтобы закон сохранения энергии сохранялся, атомы должны бросить светят обратно под тем же углом, под которым они его получают. Существует идеальное сопоставление между объект и изображение, которое он дает в плоском зеркале: те части объекта, которые находятся ближе всего к зеркалу кажутся ближайшими на изображении, которое находится «внутри зеркала», в то время как более удаленные части объекта казаться глубже «внутри зеркала».» Плоское зеркало точно отражает то, что находится перед ним.
Произведение искусства: почему кажется, что зеркало переворачивает предметы слева направо (переворачивает предметы сбоку) но не сверху вниз.
Глядя на эту схему, вы можете увидеть, что происходит, когда вы стоите перед зеркалом. Лучи света от левой руки (показаны красным) подпрыгивайте взад и вперед по траектории, показанной желтым, в то время как лучи от вашей правой руки (показаны синим цветом) следуйте по пути, показанному оранжевым цветом. Лучи из твоей головы и ног следуют по дорожкам показаны зеленым и коричневым цветом.То, что вы видите в зеркале , кажется перевернутым влево-вправо, но не верх-низ. Это почему?
Если вы человек, смотрящий, как мы сейчас, из-за человека, стоящего перед зеркалом, вы можете получить несколько иное понимание происходящего: зеркало показывает человека спереди, в то время как мы можем видеть спину человека. Зеркало показывает вам лицо человека, стоящего перед ним, но если бы человек пошел вперед и «залез внутрь» зеркала, вы бы увидели его спину.Итак, на самом деле зеркало переворачивает предметы спереди назад, хотя мы также можем объяснить вещи более простым способом.
Отражение без зеркала
Когда подносишь к зеркалу чистый пластиковый лист с написанной на нем буквой это, как и на нашем верхнем фото, буква выглядит в зеркале так же, как и при обычном взгляде на нее. Как это объяснить? В этом случае световые лучи проходят через объекта, на который мы смотрим. и продолжаются в наши глаза совершенно прямыми линиями, так что «нормальный» и «зеркальный» виды должны быть точно так же.Если вы напишете букву «F» на листе белой бумаги (который обращен к вам), вы должны поверните его (лицом от себя), чтобы увидеть его в зеркале. Когда вы поворачиваете его, вы переключаетесь правая сторона бумаги налево, а левая сторона на правую. Вот почему буквы написанные на обычной бумаге, кажутся перевернутыми: вы перевернули бумагу, когда повернули ее к повернись лицом к зеркалу! С прозрачным пластиковым листом вы просто подносите его к зеркалу как есть, , не поворачивая это около .Вы не переворачиваете лист, чтобы буква «F» не казалась перевернутой. Если вы возьмете свой кусок прозрачного пластика и поверните его лицом к зеркалу, как обычный белый лист бумаги, буква «F» сразу инвертируется. Теперь понятно, почему: вы сами его перевернули. Зеркало не играет в этом роли!
Фото: Нарисуйте букву «F» на тонком листе бумаги, поверните его лицом от себя и поднесите к окну или свету. То, что вы видите, является «зеркальной» версией буквы «F», хотя зеркала нет! Объяснение действительно очевидное: вы перевернули бумагу вокруг себя, поэтому буква перевернута.Точно такое же объяснение справедливо и для зеркал. Чтобы увидеть что-то в зеркале, мы поворачиваем его лицом к стеклу. Вот что вызывает лево-правую, боковую инверсию: само зеркало не имеет значения.
Ты зеркало!
Так вот настоящее объяснение того, почему большинство вещей кажется перевернутыми влево-вправо в зеркале: мы повернули их влево-вправо лицом к зеркалу, чтобы увидеть их, но удобно забыли, что мы сделали. Мы сами сделали зеркалирование .Это относится к нашим собственным телам так же, как и к записи на листе бумаги. С таким же успехом вы можете взять лист бумаги, обращенный к вам, и повернуть его вверх ногами, чтобы он смотрел в зеркало, и в этом случае то, что вы видите в зеркале, будет перевернуто вверх-вниз, а не влево-вправо. Это относится к собственному телу тоже. Если вы смотрите в сторону от зеркала, но переворачиваетесь вверх ногами лицом к нему, так что вы стоите на руки, чтобы поддержать себя, вы обнаружите, что ваше тело перевернуто в зеркале. Но зеркало не вызвало этого: вы вызвали это, перевернув себя с ног на голову!
О, флип!
Было бы неправильно делать из этого вывод, что зеркала ничего не переворачивают.На самом деле они переворачивают предметы вперед-назад вдоль оси (линии), которая проходит перпендикулярно зеркалу. Итак, если вы посмотрите на иллюстрацию выше, у настоящего человека спина ближе всего к нам, а у отраженного в зеркале человека ближе всего лицо. Вот как зеркало действительно переворачивает вещи. Если поднести карточку боком к зеркалу со словом На нем написано «ЗЕРКАЛО», буква «М» будет ближе всего к вам, но в зеркале она будет дальше всего.
Почему полированные предметы блестят как зеркала?
Вы можете сделать вещи более зеркальными, отполировав их.Если что-то плоское и светлое, вы можете заставить его отражать свет лучше протереть начисто. То, что вы делаете, когда полируете сочетание стирания грязи, заполнения неровностей и царапины и добавление поверхностного слоя химического вещества, такого как воск, все Которые делают поверхность более гладкой и больше похожей на зеркало. Когда свет хиты, скорее всего, они будут отражены в упорядоченной, зеркальной манере. с параллельными входящими лучами света, отраженными снова как параллельные исходящие лучи света. Вот почему люди говорят о полировке пары обуви до тех пор, пока вы не сможете «увидеть в них свое лицо».»
Фото: Одна веская причина для полировки ботинок GORE-TEX®: вы можете думать о науке об отражении света и сохранении энергии, когда делаете это.
Конечно, если вы полируете что-то вроде автомобиля, у вас есть большое преимущество: он сделан из плоского металла, гладкая, часто светлая. Таким образом, удаляя грязь и протирая Гладкая поверхность – это все, что вам нужно сделать, чтобы она блестела. Немного лаки содержат оптических отбеливателя , чтобы обмануть вас вещи чище и блестят, чем они есть на самом деле.Эти химические вещества широко используются в моющих средствах и, по-видимому, отражают более свет назад, чем они фактически поглощают. Это не нарушение п. сохранения энергии — как раз наоборот: атомы внутри оптического осветлители поглощают и переизлучают падающий на них свет в таком таким образом, что энергия точно сохраняется. Они делают это, поглощая невидимый ультрафиолетовый свет (голубоватый свет в солнечном свете). что наши глаза не могут видеть) и преобразовать его в синий свет, который мы можем видеть. Таким образом, помимо отражения света, который мы видим, они отражают свет, который мы не можем видеть, и превращая его в свет, который мы можем — и так они делают вещи ярче не нарушая законов физики.
Зеркала в космосе
Фото: Большие зеркала сделать сложно, поэтому такие гигантские космические зеркала, как это, часто делают из нескольких отдельных шестиугольных элементов, соединенных вместе в виде сот. Это зеркало имеет диаметр около 5 м (18 футов) и изготовлено из точно изготовленных алюминиевых сегментов. Фото предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).
Представьте, что вы смотрите в зеркало и не видите своего лица. но далекие звезды и галактики.Работают самые большие в мире телескопы точно так же, как зеркала на ваших стенах дома, только они более точны, направлены в небо и намного больше. Существует ограничение на размер зеркала (обычно около 8 м). или 27 футов в поперечнике) без коробления под собственным весом. Немного телескопы имеют большие зеркала, сделанные из меньших частей, соединенных вместе. Два телескопа Кека на горе Мауна-Кеа на Гавайях. имеют зеркала диаметром 10 м (33 фута), каждое из которых состоит из 36 отдельных зеркальная плитка.Дома или в космосе зеркала должны быть полностью гладкие поверхности для создания неискаженных изображений. Изготовление космических зеркал включает в себя особенно трудоемкую и сложную полировку, т.к. На этой великолепной фотографии полированного зеркала космического телескопа Хаббла вы очень четко это видите. В следующий раз, когда вам придется потратить немного времени на полировку зеркала дома, подумайте о ученые-оптики, производящие космические зеркала: они могут месяцы (а иногда и годы) на полировку до совершенства!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На этом сайте
Другие сайты
Книги
Для юных читателей
- Освещающий мир света с Максом Аксиомой, суперученым Эмили Сон и Ником Дерингтоном.Capstone, 2019. 32-страничный графический роман для неохотных читателей.
- Свет во вспышке автора Джорджия Амсон-Брэдшоу. Франклин Уоттс, 2017 г. Мероприятия и информация в 32-страничном введении для детей 7–9 лет.
- Свет: исследование видимого и невидимого электромагнитного излучения: Крис Вудфорд, Розен, 2013 г. / Блэкберч, 2004 г. Это одна из моих собственных детских книг для детей от 9 до 12 лет. В этом 48-страничном томе представлена история науки о свете от древних философов до современности. такие инновации, как оптоволокно.
- Очевидец: Свет: Дэвид Берни, Дорлинг Киндерсли, 2000 г. Хорошее введение для детей 9–12 лет, охватывающее как теорию, практическое использование, так и историю науки о свете.
Для читателей постарше
- Оптика: Юджин Хехт, Эддисон Уэсли, 2017. По-прежнему отличный учебник для колледжа (и тот, которым я сам пользовался в студенческие годы).
- Зеркало: история: Сабина Мельшуар-Боннет, Routledge, 2002. Написана история зеркал через науку и культуру с древних времен до наших дней.
- Зеркало, Зеркало: история человеческой любви с отражением: Марк Прендергаст, Basic Books, 2004. Гораздо более подробная альтернативная история зеркал (примерно вдвое больше книги Мельшуара-Бонне).
Артикул
- Золотое зеркало: внутри нового золотого космического телескопа НАСА, созданного Якопо Приско. CNN, 27 сентября 2018 г. Взгляд за кулисы удивительных зеркал внутри космического телескопа Джеймса Уэбба.
- Удивительная анатомия зеркал космического телескопа Джеймса Уэбба: НАСА, 30 марта 2014 г.Технический взгляд на то, как изготавливаются зеркала James Webb и какие материалы они используют.
- Должны ли мы все «воздержаться от зеркал»?: BBC Today, 12 сентября 2012 г. Почему некоторые люди вообще отказываются от зеркал.
- Это я в зеркале?: BBC Horizon, 20 октября 2009 г. Что зеркала говорят нам о нашем самосознании? В каком возрасте мы понимаем, что человек, которого мы видим, это… мы?
- Зеркала не лгут. Ввести в заблуждение? О, да. от Натали Энджер. Нью-Йорк Таймс, 22 июля 2008 г.Почему психологи так очарованы зеркалами?
- Болезненное рождение Хаббла: BBC News, 10 февраля 2000 г. Взгляд на то, как кропотливо создавалось зеркало Хаббла, почему оно пошло не так и как оно было исправлено.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты
Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Подписывайтесь на нас
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис. (2008/2021) Зеркала. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howmirrorswork.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]
Больше информации на нашем веб-сайте…
Mirror Review: Дорогой, но интересный способ потренироваться дома
Трудно почувствовать мотивацию оставаться физически активным во время длительного карантина, вызванного глобальной пандемией. Вы не можете пойти в спортзал. Вы едва можете выйти на улицу. Конечно, вы могли бы пробежать марафон на своем балконе, если бы выбрали путь безумия.
Раньше, когда жизнь была нормальной, мои ежедневные тренировки в основном сводились к тому, чтобы проталкиваться в различные виды общественного транспорта. Но теперь и этой радости нет.Мы, второстепенные работники, были заперты внутри в течение нескольких недель и, вероятно, застрянем здесь на месяцы. Атрофия наступает по мере того, как мое тело с каждым днем становится все более желеобразным.
К счастью, мы, люди с техническим складом ума, имеем в своем распоряжении множество подключенных устройств, предназначенных для воспроизведения опыта посещения тренажерного зала или посещения тренировочного класса. Многие люди прыгают на велотренажере Пелотона. Другие выбирают это устройство, которое я тестировал, под названием «Зеркало».
Зеркало — высокий монолит из обсидиана, который, как следует из названия, также является настоящим зеркалом.Блестящая поверхность, свет отражается прямо в глаза и все такое прочее. Если мы рассматриваем Зеркало просто как зеркало, оно получает высший балл. (10/10: отражает.) Он должен гармонировать с декором вашей гостиной, где, в качестве бонуса, он может вызывать у вас чувство вины каждый раз, когда вы мельком видите, что не тренируетесь. И вы будете чувствовать себя виноватым, если не воспользуетесь им, ведь он стоит 1495 долларов.
Конечно, под поверхностью скрывается нечто большее. Нажмите переключатель в нижней части устройства, и это зеркало станет экраном, готовым отображать видео с тренировок по запросу.Ближайшим конкурентом Mirror, вероятно, является Tonal, своего рода вертикальный Bowflex, который крепится к стене и разворачивает свои металлические придатки в любую конфигурацию, которую требует выбранная тренировка. Зеркало проще. Вы также можете повесить его на стену, но он также поставляется с подставкой. Я просто прислонил свой к стене под небольшим углом, и он отлично сработал — не требовался искатель шипов.
Упражнения имеют рейтинг сложности от 1 (легко) до 4 (очень сложно), так что каждый найдет что-то для себя.
Фотография: ЗеркалоКвартира с одной спальней, которую я делю со своей девушкой, настолько мала, что сама мысль о добавлении книжной полки вызывает у меня клаустрофобию. Зеркало такое же тонкое, как телевизор с плоским экраном, и занимает очень мало места. Небольшие размеры — огромный плюс для людей, у которых нет места для громоздких тренажеров.
Когда я начал его тестировать, компания предлагала бесплатную домашнюю установку при каждой покупке. Пара дружелюбных парней из логистической компании затащили коробку в мою квартиру и сделали всю работу по установке Зеркала и подключению его к моей сети Wi-Fi.С тех пор, конечно, чума загнала нас в изоляцию. Mirror временно приостановил услугу установки ради социального дистанцирования. Установка не показалась сложной, но просто знайте, что если вы ее купите, вам придется подключить ее самостоятельно.
Как работают зеркала? | Ментальная нить
Большинство из нас используют зеркала каждый день, не задумываясь о том, как они на самом деле работают. Почему зеркала отражают окружающие предметы, а другие объекты — нет? Почему мы можем видеть себя в зеркале и что на самом деле происходит, когда мы смотрим в зеркало?
Учитывая почти магическую функцию, которую выполняют зеркала, их конструкция на удивление проста.Большинство бытовых зеркал сделаны из стекла с тонким слоем металлической основы (обычно алюминия) и несколькими слоями краски. Оказывается, стекло — не самый важный компонент зеркала. Вместо этого стеклянная поверхность зеркала выполняет преимущественно защитную функцию, сохраняя за собой чрезвычайно тонкий, предельно гладкий слой металла. Свет проходит через стеклянную часть зеркала и отражается металлом. Слой краски на обратной стороне зеркала выполняет аналогичную защитную функцию, удерживая металл на месте.
Но почему зеркала обладают уникальным отражением? Когда свет попадает на зеркало, он отражает все цвета видимого спектра. Большинство предметов поглощают одни цвета и отражают другие, порождая наше восприятие цветовых свойств вещей. Например, когда свет падает на банан, он поглощает все цвета, кроме желтого, который отражается, делая банан желтым. Вы также можете помнить из школы, что, как и зеркала, белые объекты (например, лист бумаги для принтера или белая стена) отражают все цвета видимого спектра.
Причина, по которой зеркала являются отражающими, а другие плоские белые поверхности — нет, заключается в том, что они гладкие на микроскопическом уровне. В то время как поверхности, такие как стены или бумага, могут выглядеть гладкими невооруженным глазом, если вы увеличите масштаб достаточно близко, они на самом деле будут довольно неровными. Когда лучи света попадают на шероховатую поверхность, они отражают свет во всех направлениях. Это называется диффузным отражением. Между тем, металл и стекло очень гладкие и отражают свет более прямо. Это называется зеркальным отражением.Если это сложно представить, представьте, что вы бросаете в стену кучу теннисных мячей. Если все мячи брошены под прямым углом, вы ожидаете, что все они отскочат назад под одним и тем же углом, независимо от того, где они ударятся о стену. Теперь представьте, что вы бросаете теннисные мячи на неровную поверхность, например, на отвесную скалу — в зависимости от того, куда они попали, мячи отскакивают под разными углами. Их траектории будут разными, потому что они сталкиваются с неровной поверхностью.
Тот же принцип действует, когда свет падает на другие гладкие поверхности, например, на спокойный водоем темной воды.Если вы посмотрите в озеро в безветренный день, вы сможете увидеть свое отражение, потому что гладкая поверхность воды дает зеркальное, а не рассеянное отражение. Но если налетит сильный порыв ветра и взметнется вода, ваше отражение исказится или станет более рассеянным.
Удивительная физика того, как работают зеркала
Ежедневно нас окружают зеркала, и мы склонны воспринимать их как должное, но что именно происходит на научном уровне, когда мы смотрим в одно из них? И на этой ноте, знаете ли вы физику, связанную с тем, почему мы видим горный хребет, отражающийся в чистом, спокойном озере внизу?
По сути, зеркало состоит из блестящего куска чрезвычайно гладкого металла, удерживаемого на месте стеклянной лицевой стороной и тонким слоем подложки (обычно алюминия).Ключом к тому, как работает зеркало, является то, как ведет себя физика света в нашей Вселенной: те же законы, по которым банан кажется желтым, а лист бумаги — белым.
Цвет чего-либо определяется тем, какие цвета видимого спектра оно поглощает или отражает. Наш вышеупомянутый банан, например, поглощает все цвета, кроме желтого, поэтому желтый свет возвращается к нашим глазам (если нет света, и в этом случае банан такой же черный, как и все остальное). Между тем белые объекты отражают все цвета видимого спектра и поэтому кажутся бесцветными.
Металлы внутри зеркал выполняют тот же трюк, отражая все цвета видимого спектра, но разница в том, что они сверхгладкие на микроскопическом уровне. Лист бумаги может показаться вам гладким, но он даже не находится в той же категории гладкости, что и зеркало, и именно так формируется зеркальное отображение: весь свет отражается прямо в том направлении, откуда он только что пришел.
Анна Грин из Mental Floss использует аналогию с кучкой теннисных мячей, брошенных в стену, которые обычно отскакивают в том же направлении, откуда прилетели.Попробуйте то же упражнение на отвесной скале, и шарики будут крутиться во всех направлениях. Зеркало из металла и стекла — это стена, а шары — это лучи света, попадающие в наши глаза.
Тот же эффект происходит, когда на пруд попадает рябь — поверхность больше не плоская, свет больше не отражается прямо назад, и вы больше не можете видеть свое лицо, когда смотрите в него. С тех пор, как мы смогли усовершенствовать производство зеркал, они стали использоваться в науке, на транспорте и во многих других областях.
И если вам интересно, почему зеркала переворачивают изображение, которое они видят, то… на самом деле это не так. Это мы переворачиваем изображение, когда надеваем футболку, переворачиваем знак или поднимаем руку. Все, что делает зеркало, — это отражает именно то, что находится перед ним, без какого-либо переворачивания. Чтобы узнать больше об этом, смотрите это:
Зеркальная физика | HowStuffWorks
Чтобы понять зеркала, мы должны сначала понять свет.Закон отражения гласит, что когда луч света попадает на поверхность, он определенным образом отскакивает, как теннисный мячик, брошенный о стену. Входящий угол, называемый углом падения , всегда равен углу выхода из поверхности, или углу отражения . Когда свет падает на поверхность под малым углом — например, на озеро на закате — он отражается под таким же малым углом и бьет в глаза на полную мощность, а не косо, как когда солнце сидит над головой.Вот почему солнечные блики вечером и утром намного интенсивнее, чем в остальное время дня.
Свет сам по себе невидим, пока он не отразится от чего-то и не попадет в наши глаза. Например, луч света, путешествующий в космосе, нельзя увидеть со стороны, пока он не наткнется на что-то, что его рассеивает, например, на облако водорода или спутник. Это рассеяние известно как диффузное отражение , и именно так наши глаза интерпретируют то, что происходит, когда свет падает на неровную поверхность.Закон отражения по-прежнему действует, но вместо того, чтобы падать на одну гладкую поверхность, свет падает на множество микроскопических поверхностей. Это больше похоже на бросание горсти шариков в статую, а затем угадывание формы статуи по тому, как шарики отскакивают.
Однако зеркала не рассеивают свет таким образом. Благодаря гладкой поверхности свет отражается, не нарушая поступающего изображения. Это называется зеркальное отражение . Эта концепция поднимает интересный вопрос: если зеркала сохраняют попавшие в них образы, почему они превращают левое в правое и наоборот? Почему не вверх и вниз? Правда в том, что зеркало на самом деле не меняет местами лево и право.Какие зеркала переключаются спереди и сзади, как печатный станок или резиновый штамп. Представьте, что вы пишете что-то на листе бумаги темной ручкой, а затем подносите это к зеркалу. Он смотрит назад, но выглядит так же, как если бы вы поднесли его к лампе и посмотрели на него сзади. Ваше зеркальное отражение — это ваш световой отпечаток, а не отражение вас с точки зрения зеркала.
Зеркала могут быть не только плоскими поверхностями. Далее мы рассмотрим несколько творческих способов использования зеркал.