Как делают зеркала? :: Класс!ная физика
«Класс!ная физика» — на Youtube
Предшественниками современных зеркал были полированные куски обсидиана и бронзовые диски. А вот римляне стали подкладывали под кусочки цветного стекла металлические пластинки,
что приводило к лучшему отражению в них окружающих предметов.
В 13 веке, с началом производства сосудов из прозрачного стекла, стеклодув заливал внутрь такого сосуда олово, а когда оно остывало, разбивал сосуд. Эти кривые осколки и служили зеркалом.
Позднее стекло научились раскатывать в плоские листы.
В 16 веке для производства зеркал впервые применили амальгаму — сплав ртути и олова. «Стеклянные зеркала чернятся с исподу или покрываются оловянным листком, нартучиваются,» — так сказано о зеркале в толковом словаре Даля. Зеркала, покрытые амальгамой, давали бледное отражение. При их изготовлении приходилось иметь дело с ядовитыми веществами.
Поэтому через какое-то время от амальгамы отказались. В 19 веке немецкий ученый Ю. Либих
придумал безвредное, в отличии от ртути, покрытие для зеркала. Вместо этого стали наносить на стеклянный лист тончайший слой серебра. Чтобы нежная серебряная пленка не повредилась, сверху её научились покрывать слоем краски. Такие зеркала давали очень яркое изображение.
Современное зеркало
состоит из стекла и нанесённого на одну его сторону отражающего слоя, покрытого защитным слоем лака или краски. Существует несколько основных технологий изготовления зеркального полотна.
1. Устаревающая технология.
Зеркала изготавливают из обычного стекла. И сначала из листового полированного стекла вырезают заготовки нужной формы, шлифуют края и, если необходимо, сверлят отверстия. Затем стекло моют специальным раствором, чтобы поверхность была абсолютно чистой. Далее следует самый сложный этап в производстве — это напыление алюминия, реже титана или других металлов и сплавов.
2. Более современная технология.
При изготовлении серебряных зеркал в качестве отражающего слоя используется раствор серебра, на который затем наносится защитный слой меди или специальных склеивающих химикатов, а уже затем два слоя защитного лакокрасочного покрытия. Преимуществом данной технологии является отличное качество зеркал и большие размеры. Серебряные зеркала имеют повышенную влагостойкость.
Другие страницы по теме « Страна «Зазеркалье»»
Древние металлические зеркала
Старинные стеклянные зеркала
Сигнальное зеркало
Секрет Этрусских зеркал
Ещё о волшебных зеркалах
Перископ
Зеркало разведчика
Зеркало художника
Цилиндрические зеркала
Как делают зеркала
Зеркала Архимеда
Сферические зеркала
Зеркала для развлечений
Опыты с зеркалами
Калейдоскоп
Необычные зеркала
«Зеркальные»предрассудки
Зеркало, которое не врет
Вогнутые зеркалa
Антизеркало для видимого света
ОПТИКА В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ
По страницам старых журналов
Совпадающая с фоном окраска у представителей животного мира — это своеобразная шапка-невидимка. Но в природе однородный фон встречается крайне редко. Поэтому для надежной маскировки необходимо нарушить впечатление однородности и оптически расчленить предмет на несколько как бы различных.
Очень часто поверхность тела животного покрыта неправильным контрастным рисунком. Отдельные части этого рисунка в первую очередь привлекают внимание наблюдателя и мешают ему рассмотреть истинные контуры живого существа. Так, например, маскируются жирафы.
«Таинственность их исчезновения, — пишет известный натуралист, — просто поразительна. Я часто подбирался к ним, и если в этот момент какой-либо другой объект отвлекал на несколько мгновений мое внимание, то, взглянув снова, я видел, что они исчезли. Не просто скрылись, отойдя на какое-то расстояние, но буквально исчезли, пропали, как дымка тумана при восходе солнца».
Сколь это ни кажется странным, немногие животные так легко исчезают из виду, если на мгновение отвлечь от них свое внимание. А между тем используют жирафы чисто оптический эффект расчленения.
Вверх
Как делают зеркало и из чего
По сути, зеркалом может быть все, что имеет гладкую поверхность, которая отражает почти весь падающий на нее свет.
Как зеркала работают
Когда свет падает на любую поверхность, часть его отражается. Зеркала — это просто гладкие поверхности, которые очень хорошо отражают свет, плохо его пропускают и еще хуже рассеивают. Поверхность воды неплохо отражает свет. Стекло отражает свет плохо. Полированный металл отражает свет очень хорошо.
Фото: Getty Images
На примере поверхности воды понятно, почему поверхность зеркала должна быть гладкой. Спокойная поверхность дает неискаженное изображение. Если пойдет рябь, изображение исказится, поскольку падающие лучи будут отражаться в разных местах такой неровной поверхности по разным направлениям.
Фото: Getty Images
Из чего делают зеркала
Природными зеркалами помимо поверхности воды могут быть гладкие сколы кристаллов. Искусственные зеркала также существуют с древних времен. В простейшем случае таким зеркалом может быть хорошо отполированный камень плотной, непористой структуры. Естественно, он должен быть мягким, чтобы поддаваться полировке, но не слишком, — чтобы поверхность не покрылась вскоре царапинами.
В древности для изготовления зеркал часто использовали обсидиан (вулканическое стекло). Эти камни при тщательной полировке дают четкое отражение.
В классической античности и позднее для изготовления зеркал использовался твердый металл (бронза, позже серебро). Но такие зеркала были слишком дорогими; к тому же они поддавались коррозии.
Все изменилось в XVI веке, когда венецианские стеклодувы наладили производство относительно гладких стеклянных пластин. Появилась идея изготовления зеркал при помощи ртути, хорошо ложащейся на плоскую поверхность, которую можно было закрепить на ней вторым стеклом и рамкой. Веком позже была изобретена серебряная амальгама – сплав серебра и ртути с низкой точкой плавления, который мог застывать на одной из сторон стеклянной пластины тонкой пленкой. Качество зеркала зависело от качества стекла. Между тем, стекло, которое использовалось в ранних зеркалах такого типа, часто было деформировано и давало «рябь» на изображении.
Фото: Getty Images
Открытие немецкого химика Юстуса фон Либиха в 1835 году сделало зеркала широко доступными. Либих нашел способ покрыть стекло тонким слоем металлического серебра, нанеся металл непосредственно с помощью химической реакции. Он нанес на стекло раствор нитрата серебра в аммиаке и подверг его воздействию паров формальдегида. Нитрат серебра превратился в тонкий слой металлического серебра, который прилип к стеклу — современное зеркало родилось!
Правда, используемые химикаты были довольно вредны для здоровья. К тому же одним из побочных продуктов реакции был взрывоопасный нитрат аммония. Если все шло хорошо, он испарялся, но если на зеркале оставалось хотя бы немного этого вещества, оно могло треснуть при малейшем воздействии.
Но изделия из серебра темнеют на воздухе из-за сероводорода, содержащегося в воздухе. Если местность влажная, сильно освещенная, то серебряные украшения темнеют быстрее. Как следствие, серебряная основа зеркала может потемнеть и потускнеть. Обычно это не проблема, потому что на серебро наносится герметизирующий слой (в старых зеркалах иногда просто наклеивалась плотная бумага. Но край зеркала при этом оказывается наиболее уязвим. Именно там чаще всего нарушается герметизация и зеркало темнеет по краям.
Фото: Getty Images
Из чего делают современные зеркала
Современные технологии производства стекла и металлургии позволяют производить очень плоские листы стекла с равномерным покрытием на обратной стороне, что значительно улучшает четкость изображения.
Стекло, основная составляющая зеркал, на оборотную сторону которого наносится отражающий слой, отражает свет очень плохо – порядка 4% падающего на него света. Но стекло создает однородную гладкую основу, на которую можно нанести эффективно отражающий слой.
Кроме того, стеклу можно придать разные формы для специализированных зеркал: например, выпуклые зеркала, устанавливаемые на сложных участках дороги, или параболические зеркала для телескопов.
Но есть и проблемы. Стекло – хрупкое. Оно легко разбивается. 4% света отражающиеся от внешней поверхности стекла создают оптические искажения, несущественные для бытового использования, но неприемлемые в точных приборах. К тому же световые волны разной длины (то есть разные части спектра) преломляются стеклом по-разному, а некоторые сильнее поглощаются, чем остальные. Так что вопрос «какого цвета зеркало?» — совсем не бессмысленный, и вы даже знаете на него ответ, если когда-нибудь смотрели на зеркало сбоку.
По этой причине высококачественные зеркала научного уровня зачастую специализированы. Для них используются особые виды стекла и подложки, в наибольшей степени отвечающие конкретной задаче. Пирекс, или боросиликатное стекло, используется, когда зеркала должны выдерживать высокие температуры.
В ряде случаев, чувствительных к оптическим искажениям, светоотражающий слой приходится наносить на переднюю часть зеркала – так, к примеру, изготавливают параболические зеркала для оптических телескопов. Поверх светоотражающего слоя наносят тонкую полимерную пленку, а массивное стекло выполняет только роль подложки.
В некоторых случаях пластиковая подложка подходит лучше стеклянной. В частности, зеркала на детских игрушках пластиковые, потому что они не так легко разбиваются, к тому же им легко придать любую форму.
Помимо серебра, используются и другие металлические покрытия: алюминий, золото или хром. Современные бытовые зеркала, как правило, имеют отражающий слой из алюминия, но серебро дает отражение лучшего качества, так что дорогие зеркала по-прежнему серебряные. Зеркала для научных приборов уровня иногда покрываются другими материалами, такими как оксиды и нитриды кремния, — они более устойчивы к царапинам, чем металлические.
Очень важно, чтобы стекло перед нанесением отражающего покрытия было отполировано до совершенства и очищено от любой грязи. В противном случае зеркало будет давать искаженное изображение.
Есть много способов покрытия стекла выбранным металлом, чтобы получилось зеркало. В промышленном производстве на стекло наносят покрытие, доводя металл до кипения в специальных камерах, а затем металл конденсируется на листе стекла, образуя тонкое, но идеальное покрытие.
Как сделать зеркало в домашних условиях
Дома можно сделать зеркало по методу Генрихсона. Заниматься этим стоит только если у вас есть опыт работы с химическими реактивами, и лучше не дома, а в химической лаборатории. В интернет-магазинах продаются наборы реактивов для изготовления зеркал, но можно купить и по отдельности.
Необходимые ингредиенты: нитрат серебра AgNO3 (ляпис), аммиачная вода NH4OH (нашатырный спирт), сегнетова соль KNaC4H4O6*4H2O и дистиллированная вода. Дистиллированную воду для аккумуляторов можно купить и в автомагазине.
Все ингредиенты, кроме дистиллированной воды и сегнетовой соли – ядовитые и едкие. Используйте защитные очки и перчатки; если вы все же дома — работайте на свежем воздухе, удалив детей и животных на безопасное расстояние.
Стекло зачистите от жира этиловым спиртом и уложите зачищенной стороной на чистые салфетки. Зачищенную сторону руками не трогать!
Приготовьте два раствора. Первый раствор — ляпис, нашатырный спирт и дистиллированная вода: в нашатырный спирт, разведенный на ¾ дистиллированной водой, высыпьте тонко источенный ляпис. Сыпьте до тех пор, пока он будет растворяться. Второй раствор: сегнетову соль растворите в дистиллированной воде – принцип тот же, до насыщенного раствора. Первый раствор нагреется – не обожгитесь. Для размешивания используйте стеклянную палочку, ее можно найти в аптеке. При переносе палочки из одного раствора в другой тщательно промойте ее водой. Не готовьте растворов помногу – 50-70 мл. каждого из них более чем достаточно для нескольких опытов. Используйте стеклянную посуду – например, стеклянную банку. Учтите, что от нагревания банка может лопнуть – и заранее примите меры предосторожности. Старайтесь не надышаться парами первого раствора – они не прибавят вам здоровья.
Когда растворы стабилизируются, смешайте их небольшие порции в отдельной посуде. Смесь очень сильно нагреется. Переверните стекло очищенной частью вверх, положите, держа за края, на заранее заготовленную плоскую поверхность, параллельную земле и аккуратно вылейте раствор на стекло. Когда он, растекшись ровным слоем, остынет на стекле и затвердеет, вы получите серебряный слой – и зеркало. Наклейте сверху и по бокам плотную бумагу, чтобы предохранить серебряный слой от повреждений и потемнения. Использованную посуду для пищевых целей не употребляйте.
Несмотря на простоту метода, он требует аккуратности и точной координации движений, так что с первого раза у вас едва ли все получится, для чего и нужно заготовить относительно много растворов. Обычно для приемлемого результата требуется 4-5 попыток. Два раствора до соединения в один финальный можно хранить в стеклянной посуде довольно долго.
Читайте также:
Какого цвета зеркало
Лошади узнают себя в зеркале
Как делаются зеркала.
История прошлого и настоящегоПроизводство зеркал насчитывает тысячи лет. На протяжении всей истории зеркала изготавливались из различных материалов для различных целей. С момента своего появления до наших дней зеркала прошли долгий путь в плане качества и концепции.
Камень обсидиан
Самая ранняя известная дата появления физического зеркала, которое люди могли держать в руках, датируется 8000 г. до н.э. с использованием камня обсидиан.
Обсидиан добывается действующими вулканами и впервые был использован в Кении для изготовления гончарных изделий и наконечников стрел. Люди тщательно полировали камень, что приводило к красивому отражению, что делало его первым в мире зеркалом!
С годами оно все больше ассоциировалось с черной магией и стало известно как зеркало для наблюдения или «черное зеркало». Не путать с телешоу!
Проблема с обсидиановыми зеркалами в том, что они были очень тяжелыми, поэтому их обычно не производили в больших количествах. В основном они использовались в качестве небольших украшений богатыми, если только вы не были членами королевской семьи.
Бронза и Александрийский маяк
Зеркала из бронзы начали появляться около 2000 г. до н.э. в Китае и 2900 г. до н.э. в Египте.
В этих зеркалах не было ничего особенного, просто куски бронзы, которые были сплющены в круглые диски, а затем отполированы. Обычно у них были ручки из дерева, металла или слоновой кости. Подобно зеркалам из обсидиана, они обычно изготавливались с меньшей стороной, если только вы не были очень богатыми.
Такой можно увидеть в Египте с Александрийским маяком в 280 г. до н.э. В центре было большое изогнутое зеркало, которое отражало огонь в луч. Это поможет тем, кто находится в море, вернуться в безопасное место ночью. За деньги нельзя купить счастье, но можно купить маяки с причудливыми зеркалами!
Архимед
Вы когда-нибудь слышали историю о знаменитом математике Архимеде, который использовал зеркала для сжигания вражеских кораблей? Это было еще в 212 году до нашей эры, когда фотодоказательств явно еще не изобрели, так что кто может сказать наверняка.
Легенда гласит, что он установил шестиугольное зеркало, окруженное другими маленькими зеркалами. Это должно было отражать солнечные лучи на римских кораблях. Шоу «Разрушители мифов» фактически воссоздало этот сценарий, и это сработало!
По поводу этой ситуации ведутся научные дебаты, и голоса разделились. Что вы думаете? Использовал ли Архимед зеркало, чтобы уничтожать вражеские корабли, или он мог использовать другой метод?
Зеркала из стекла с ртутным покрытием
Представьте себе: Италия 15-16 веков.
А если быть точным, то речь идет об острове Мурано в Венеции. Отсюда и появилось венецианское зеркало. Они были известны как зеркала из муранского стекла.
Эти зеркала считались лучшими в своем роде и определенно стоили недешево. Хотя эти зеркала БЫЛИ сделаны из стеклянных пластин, они также были сделаны из ртути. Вместо того, чтобы использовать серебро или хром, как мы делаем сейчас, зеркала тогда имели ртутное покрытие.
Сегодня мы знаем, что ртуть — опасное вещество, и ее нельзя использовать слишком часто, так как она токсична. Хотя я ценю их дальновидность, я очень благодарен, что теперь у нас есть другие способы изготовления зеркал!
Стеклянные зеркала с серебряным покрытием
Если вы все еще со мной, давайте отправимся в 1800-е годы.
Здесь мы начинаем видеть зеркала, которые больше похожи на современные зеркала. В 1835 году Юстус фон Лейбих начал использовать серебро вместо ртути для покрытия стекла, создав таким образом процесс серебрения, который мы используем до сих пор.
Стекло само по себе плохо отражает свет, поэтому необходимо серебрение. Будучи довольно прочным материалом, который легко полируется и сглаживается, он идеально подходит для изготовления зеркал! Если вы не собираетесь использовать акриловое зеркало, но это тема для другого дня.
Стеклянные листы изготавливаются из кремнезема, который можно добывать или очищать из песка. Когда стекло производится из природных кристаллов кремнезема, оно известно как плавленый кварц.
Однако, если это синтетическое стекло, то это будет синтетический плавленый кварц. Кремнезем или кварц плавятся до чрезвычайно высокой температуры, после чего выливаются или раскатываются в листы.
Серебро вываривается до жидкого состояния, а затем наносится тонким равномерным слоем на стекло. Жидкое серебро также может быть распылено на доступные инструменты.
После процесса серебрения зеркала покрываются защитным покрытием, чтобы избежать сколов в отражении, а затем полируются. Если процесс полировки зеркала выполнен неправильно, в стекле могут быть волны, которые вызовут искажения.
Старые зеркала с серебряной подложкой часто имеют темные линии за стеклом, потому что материал был покрыт очень тонким и неравномерным слоем, что привело к отслаиванию, царапинам или потускнению. После 1940, производители зеркал использовали металлическую ртуть, потому что она равномерно распределялась по поверхности стекла и не тускнела. Кривые зеркала хороши для веселых домов, но не для повседневного использования!
Зеркала из стекла с алюминиевым покрытием
В современных зеркалах используется алюминий, а не серебро. Алюминий наносится с помощью вакуума и приклеивается непосредственно к охлажденному стеклу. Алюминий может окисляться, но для предотвращения окисления можно нанести защитный слой, такой как краска. Алюминий на самом деле имеет самый высокий уровень отражения по сравнению с любым другим металлом в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах спектра.
Зеркала передней поверхности, также известные как зеркала первой поверхности, покрываются в многослойной автоматической установке для нанесения покрытий. Это помогает гарантировать, что все будет идеально ровным, что приведет к безупречному отражению. В стандартном зеркале отражение происходит с обратной стороны, тогда как в зеркале с первой поверхностью покрытие находится на лицевой стороне стекла.
В результате у него нет двойного изображения, дающего истинное отражение. После нанесения алюминиевого слоя добавляется диэлектрический слой для предотвращения окисления и царапин, а также для дальнейшего улучшения отражения для определенных длин волн. Когда все будет готово, в качестве защиты во время транспортировки будет нанесен слой ламината.
Для науки и техники необходимо зеркало высшего качества с точным отражением. В зеркала научного класса обычно добавляют еще один химический компонент для повышения прочности стекла. Например, боросиликатное стекло состоит из кремнезема и бора. Это помогает ему выдерживать высокие температуры!
На протяжении всей истории, с 8000 г. до н.э. и до наших дней, зеркала играли важную роль в жизни общества. Первоначально используемые богатыми как символ статуса, теперь зеркала являются товаром для масс и даже используются в передовых технологиях и телесуфлерах!
Процесс изготовления зеркал превратился из обсидианового стекла в бронзу, токсичную ртуть, серебро и алюминий. Фу, какая поездка!
Спасибо, ценители зеркал, за то, что отправились со мной в это путешествие по истории!
Как делают зеркала | Moyes Glass
Зеркала являются неотъемлемой частью современной жизни. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как делаются зеркала? Стекло задействовано, но как сделать его отражающим? И как зеркала превратились в то, чем они являются сейчас?
Вот что вам нужно знать об истории зеркал, о том, как их делали раньше и как зеркала делают сегодня.
История зеркал
Люди всегда были очарованы своими отражениями – самое раннее известное зеркало из полированного обсидиана датируется 8000 г. до н.э. в Турции (известной в то время как Анатолия). Однако обсидиановые зеркала были тяжелыми и поэтому обычно маленькими и принадлежали только богатым. Со временем культуры по всему миру нашли различные способы изготовления зеркал из различных материалов: от меди в Месопотамии до камня в Южной Америке, бронзы и меди в Китае. По мере развития общества развивались и методы изготовления зеркал.
Первые стеклянные зеркала появились в Риме, где римляне покрывали тыльную сторону стеклянных листов сусальным золотом или свинцом. В 1500-1800-х годах венецианские зеркала зародились на острове Мурано в Венеции, хотя тогда их называли зеркалами из муранского стекла. В них использовались стекло и ртуть, и они могли быть большими и плоскими, а не меньшими вариантами на протяжении всей истории. Поэтому они были очень дорогими.
Во времена промышленной революции большие зеркала можно было массово производить с помощью ленточной машины благодаря немецкому химику Юстусу фон Либиху, который изобрел метод «мокрого осаждения», который мы используем до сих пор. Он использовал серебро, а не ртуть, чтобы покрыть стекло, чтобы сделать его отражающим, что было намного безопаснее.
Современные зеркала
Теперь мы все еще используем процесс серебрения, который изобрел Юстус фон Либих, когда мы делаем зеркала. Сейчас очень легко делать зеркала, и ученые и эксперты постоянно находят новые способы улучшить то, как они делают зеркала. Зеркала можно купить по дешевке в универмаге, а можно купить гораздо дороже. Но если в прошлом наличие зеркала было признаком статуса, то сейчас зеркала повсюду. Мы полагаемся на них во время вождения, мы ожидаем их в ванных комнатах, и часть процесса подготовки включает проверку наших отражений в зеркале. Процесс изготовления зеркал прошел долгий путь и сделал их гораздо более доступными.
Как изготавливают зеркала сегодня
Как упоминалось ранее, мы по-прежнему используем процесс серебрения при изготовлении зеркал. Сделать зеркало очень просто, достаточно нанести отражающее покрытие на стеклянную панель. Но если вы нажали на эту статью, вы хотите узнать больше. Вот подробнее о том, как делают современные зеркала.
Очистка стекла
Мы используем стекло для изготовления зеркал, потому что оно прозрачно, твердо и поддается полировке. Однако стекло само по себе не очень отражающее. Таким образом, первым шагом в изготовлении зеркал является тщательная очистка стекла, гарантирующая, что оно отполировано до совершенства, без каких-либо загрязнений или провалов на его поверхности, поскольку они могут повлиять на отражение зеркала.
Серебрение
Хотя это и называется серебрением, в большинстве современных зеркал для создания зеркал используется алюминий, а не серебро. Алюминий обладает большей отражательной способностью, чем другие металлы, что делает его лучшим выбором для изготовления зеркал, чем серебро. Алюминий наносится на полированное стекло и сцепляется с ним.
Защита
Следующим шагом в изготовлении зеркал является обеспечение их надлежащей защиты краской на обратной стороне и слоях. Диэлектрические слои наносятся для предотвращения окисления, царапин и повышения отражательной способности. Затем ламинирование используется для защиты зеркала во время транспортировки.
Осмотр и резка
После того, как зеркала изготовлены, их проверяют на предмет качества и разрезают до нужной формы.
В зависимости от того, для чего предназначено зеркало, способ изготовления зеркал может различаться. Например, если вы используете зеркало для научных исследований, оно должно быть однородным, но с кривизной, чтобы оно могло фокусироваться и отражать. Если вы просто хотите использовать его вокруг своего дома, толщина зеркала повлияет на его прочность, поэтому, если вам нужно прочное зеркало, оно должно быть толстым.