НАУКА И МЫ

Медицинские, исторические, технические, социальные и другие научно-исследовательские работы

Образование »  » Технические

Зеркала


Зеркала

   Мы смотрим в зеркала каждый день, но не задумываемся о том, сколько интересных открытий может подарить нам "зазеркалье"! Главной целью работы являлось: изучить интересные факты о зеркалах, их истории, применении и физическом обосновании принципа действия. Работа содержит сведения о изготовлении зеркал и их применении. Подробнее рассмотрены темы: "Калейдоскопы”, "Волшебные зеркала” и "Необычные зеркала”. Также созданы некоторые модели и представлены способы их изготовления. Также моя работа представлена в виде мультимедийной презентации.

   Зеркало-это стеклянное или металлическое тело с отражающей поверхностью, которая отполирована так, что ее неровности не превышают долей длины волны (электромагнитной или звуковой). В современном зеркале на полированную поверхность наносят тонкий слой металла или многослойные диэлектрические покрытия, достигая высокого коэффициента отражения волн. Зеркала бывают различной формы, различного назначения и различных свойств.

   Как делают зеркала? Уже за 8 000 лет до н.э. в Месопотамии существовали бронзовые зеркала. Первое подобие стеклянных зеркал было создано римлянами в 1 веке нашей эры. Ведь и плоское стекло появляется тоже впервые у римлян. Оно изготовлялось путем отливки листов толщиной около 1 см и площадью до 0,5 кв. м. К сожалению, стекло не было прозрачным. Римляне просто накладывали стеклянную пластинку на свинцовую или оловянную подкладку. Однако после падения Западной Римской империи следы использования этой технологии исчезают. 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. Зеркальное стекло стали получать не выдуванием, как это делали в Мурано, а литьем. 

   Современное зеркало: 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.

   Необычное применение зеркал.
1). В средневековье зеркала использовали в комнатах для пыток.
2). Архитекторы научились раздвигать с помощью зеркал стены.
3). Существуют сигнальные зеркала.
4). Перископ.
5). Архимед, при помощи зеркал, зажёг вражеский корабль.
6). "Зеркальный кабинет”-если поместить предмет в круг, окрцужённый 8-ю зеркалами, можно увидеть бесконечное число изображений.
7). Комната смеха.
8). При дворе французского короля кусочки зеркал пришивались к бальным платьям.
9). "Дворец миражей”
10). Фокусники используют зеркала для "исчезающего эффекта”
11). Калейдоскопы
12).Телескоп.
13). В антеннах радиотелескопов

   Волшебные зеркала из далёкого прошлого. В чём суть волшебных зеркал? Существуют металлические бронзовые зеркала, обладающие свойствами, в какие трудно поверить, пока не увидишь их собственными глазами. Если это зеркало направить на солнце, а отраженный "зайчик" - на белую стену или лист бумаги, то на них появится изображение, которого нет на полированной лицевой стороне зеркала. 

   Родина волшебных зеркал: На родине этих зеркал, в Китае, они овеяны славой древних легенд и их называют "прозрачные бронзовые зеркала". Бронза была изобретена в Китае за 2000 лет до нашей эры, но самое старое из найденных волшебных зеркал датируется 500 годом нашей эры. Его обнаружили при раскопках гробницы знатного вельможи на юге Китая. В эпоху правления династии Мин (1368-1644), волшебные зеркала перестали для правителей Китая быть большой редкостью, и зеркала именно этой эпохи сейчас можно увидеть в крупнейших музеях мира. Возможно, тайна этих зеркал была не известна и самим китайским мастерам. Дело в том, что в среднем только одно из сотни сделанных зеркал проявляло волшебные способности.

   Попытки объяснения: Многие учёные пытальсь разгадать тайну этих зеркал. Например: XI век Шен Куа, Англичанин Джон Свинтон, Дэвид Брюстер, астроном Араго, французский математик маркиз де Лагранж, писатель Карус Стерн. Но изготавливались такие зеркала лишь в Китае и, позже, в Японии.

   В начале ХХ века большинство ученых и Запада и Востока считали, что волшебное зеркало делалось следующим способом: после отливки мастер сначала обрабатывал стальным инструментом тыльную часть зеркала, делая рельефный рисунок более качественным. Затем он помещал зеркало на стол тыльной стороной вниз и начинал с силой шлифовать лицевую сторону. При этом более тонкие места зеркала, расположенные над впадинами рельефа, немного прогибались и меньше подвергались воздействию абразива. После полировки они выпрямлялись и слегка выступали над средним уровнем зеркала. В результате на лицевой поверхности появлялись фигуры из выпуклых микрозеркал, соответствующие рельефу изображения на обратной стороне изделия. Эти микрозеркала должны были формировать изображение внутри "солнечного зайчика". Объяснение звучало авторитетно, но никто не мог показать хотя бы одно зеркало, сделанное в Европе или Америке этим или каким-либо другим способом.

   Неожиданная находка: А в Китае уже нашли волшебное зеркало диаметром 52 см, весом более 12 кг и толщиной 1,3 см. При такой толщине слоя бронзы объяснение европейских ученых выглядело неубедительно. Также были обнаружены зеркала, у которых рисунок в "солнечном зайчике" не соответствовал рельефу на обратной стороне зеркала! Но самое страшное, что в Китае и в Японии такие зеркала перестали производить, так как умерли те мастера, которые умели их делать. Но уже в 1963 году производство волшебных зеркал в Китае восстановилось. Самым интересным является то, что были найдены около 360 волшебных зеркал, относящихся к разным эпохам, в России, в Минусинской котловине.

   Возможные способы производства волшебных зеркал.
1. При литье более тонкие части зеркала остывают быстрее, что приводит к деформациям поверхности. Поскольку этот процесс зависит от очень многих факторов, только одно-два из сотни зеркал как бы сами собой становятся "волшебными".
2. На лицевой стороне зеркала гравируется рисунок, который заполняется бронзой другого сорта и полируется.
3. На лицевой стороне зеркала вырезается рисунок, затем поверхность покрывается слоем амальгамой ртути и полируется.
4. Рисунок на лицевой стороне зеркала протравливается кислотой, а затем полируется.
5. Рисунок прорезается на тыльной стороне зеркала, что вызывает появление неровностей
при полировке лицевой поверхности.
6. Рисунок штампуется на лицевой стороне зеркала, а затем поверхность полируется.

   Сейчас многие склоняются к тому, что волшебные зеркала можно делать разными, чуть ли не всеми перечисленными способами. Только никто почему-то не может это доказать. 

   История: Калейдоскоп был известен ещё с давних времен. В древнем Египте известен прообраз калейдоскопа. И только через много веков устройство для получения симметричных картинок с помощью зеркал назвали калейдоскопом. Название свое «калейдоскоп» получил от греческого kalos - красивый, eidos - вид и skopeo - смотрю, наблюдаю. А в России калейдоскоп называли трубкой, "показывающей красивые виды". У нас в России калейдоскоп появился в конце 18 века и изобрел его великий русский ученый М.В.Ломоносов. К сожалению, изобретение Ломоносова не было запатентовано, т.к. закон о патентах был принят в России только в 1812 году. Считается, что калейдоскоп изобрел английский физик Дэвид Брюстер. Изобретение стало чрезвычайно популярным, хотя в начале своего существования не считался игрушкой. Ведь первоначально калейдоскоп создавался Брюстером как научный прибор. В 19 веке Чарльзом Бушем был изобретён "Калейдоскоп для гостиной”. Калейдоскопом сразу увлеклась вся Европа.


Разновидности калейдоскопов


   Калейдоскоп инженера К. Петкунаса: В нем узоры создаются не только прозрачными кусочками стекла, но и мелкими кольцами,цепочками и т.д. Конец трубки был закрыт прозрачным оргстеклом, а его торец закрыт сменной непрозрачной крышкой. Мелкие предметы внутри освещались только боковым светом и отражались зеркалами. На таком калейдоскопе узоры получались более красочными и разнообразными. 
Масляный калейдоскоп: Калейдоскоп заполнен маслянистой жидкостью, в которой плавают маленькие разноцветные кристаллы. Картинки в таком калейдоскопе меняются плавно.

   Пневматический калейдоскоп: Пневматический калейдоскоп имеет внутри вместо обычных цветных стекляшек- разноцветные перышки. К калейдоскопу присоединена "груша", с помощью которой в калейдоскоп накачивается воздух. Перышки хаотично вращаются, создавая чудесную картинку.

   Талейдоскоп: В талейдоскопе вместо стеклышек стоит линза, и можно смотреть через него на окружающие предметы. Изображение этих предметов многократно отражаются в зеркалах, и получаются удивительные картины из реального мира. 

   Параскоп: Параскоп дает объемную картинку. В этом случае узор образуется из отражений предметов окружающего мира и одновременно стеклышек, заключенных внутри калейдоскопа.

   Устройство: Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол. Внутри цилиндрической трубки, параллельно ее оси, расположены как минимум две зеркальные пластины, обращенные отражающими поверхностями друг к другу. Внутри калейдоскопа может стоять от 2-3-х зеркал до 4-х или более. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений одного предмета: при углах между зеркалами в 45°-8 изображений, при 60°-6 изображений, при 90°-4 изображения. Внутри трубки между зеркалами помещают хотя бы несколько кусочков цветного стекла. Желательно, чтобы предметы, которыми заполняется калейдоскоп для создания узоров, были бы разными по величине и по весу. 

   Кроме стеклышек в качестве дополнительных компонентов используют металл, пластик, бисер, камни, перламутр, перышки, и др. Один конец трубки закрыт матовым стеклом, а с другого конца отверстие малого диаметра закрыто прозрачным стеклом. Повернув прибор матовым стеклом к свету, можно видеть через прозрачное стекло симметрично расположенные, красивые цветные узоры, форма которых меняется при вращении калейдоскопа. Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. Как сказано в известной книге Перельмана, если у вас есть калейдоскоп с 20 стеклышками, и вы будете поворачивать его 10 раз в минуту, то вам понадобится 500 000 миллионов лет, чтобы просмотреть все узоры.

   Применение: 1). В Париже в 1900 году был выстроен павильон, получивший название "Дворец миражей". Зал состоял из шести зеркальных стен, в местах соединения которых размещались на вращающихся подставках тропические растения, колонна восточного храма или фрагмент колоннады знаменитой "Альгамбры"из Испании. Благодаря "зеркальному” эффекту посетитель ощущал себя внутри храма или восточного дворца, а то и в тропическом лесу. Зеркальный зал становился огромным и наполнялся толпой, так как посетитель и фрагменты убранства отражались в стенах более 450 раз).

   На протяжении 2-х недель в мае 2005 года посетители парка «Максимилиан» города Хамм в Германии могли в буквальном смысле заглянуть в трубу. 20 огромных калейдоскопов с разноцветными внутренними емкостями и различными принципами функционирования позволили посетителям окунуться в причудливый мир фантазии).На всемирной выставке «Экспо 2005» был представлен публике грандиозный оптический аттракцион: самый большой из когда-либо сделанных калейдоскопов был построен в виде огромной башни высотой 47 метров. Зрители могли из вестибюля диаметром больше 40 метров наблюдать впечатляющие узоры на круглом потолке. По периметру башни были выставлены вкруговую три огромные зеркальные панели).Также им пользовались художники, создававшие декоративные узоры для тканей, обоев или ковров.

   Необычные зеркала. Зеркало с оптической иллюзией. Изобретено устройство, которое использует стереоскопический эффект. Внешне это зеркало похоже на перевернутое блюдце, над которым как бы парит в воздухе объект. Такое зеркало создаёт оптическую иллюзию того, что предмет, спрятанный внутри двух параболических зеркал, находится снаружи на их поверхности. Вы видите предмет практически со всех сторон, однако стоит попытаться взять его - как пальцы пройдут сквозь воздух. Состоит это зеркало из двух вогнутых зеркал, установленных навстречу друг другу на подставке.

   Полупрозрачное зеркало. Для человека, стоящего с одной стороны такого зеркала оно кажется просто стеклом, а для стоящего с другой-зеркалом. Действие: падающий свет частично отражается, а частично проходит сквозь него.Таким образом зеркало пропускает свет в обе стороны. Если помещение слева освещено сильнее , а правое помещение сильно затемнено, то со стороны левого помещения стекло будет смотреться как зеркало, а с правого помещения-как обычное прозрачное стекло. Почти никакой свет из правой темной комнаты не проникает в светлую комнату, и очень мало света отражается от стекла с правой стороны. Преобладающее количество света приходит в темную комнату с левой стороны: много света проходит через зеркало направо, а в светлом помещении много света отражается от зеркала. В темном помещении световой поток, проходящий через стекло из светлой комнаты во много раз сильнее потока отраженного света.

   "Приукрашивающие” зеркала. Можно сделать зеркала, которые показывают лицо человека красивее, чем оно есть на самом деле. Секрет очень простой - стекло зеркала имеет неуловимо слабый розовый оттенок. Изображение получается такое же ясное, как в обычном зеркале, но мелкие недостатки кожи скрадываются. Лицо кажется в этом зеркале необыкновенно свежим и молодым.(Кстати, вспомните, как выглядит мясо в витринах магазинов? Всегда розовое и свежее! А ведь это эффект от розового стекла витрины!)

   Зеркало-мобильник. Известная фирма анонсировала новый мобильный телефон, ппарат интересен тем, что в нем применена новая технология на дисплее крышки телефона: когда телефон находится в режиме ожидания, дисплей выглядит как простое зеркало.

   Зеркало, предсказывающее будущие. Ученые изобрели "волшебное" зеркало, которое способно заглянуть в будущее и показать, как будет выглядеть человек через несколько лет. Конечно, это никакое не волшебство, а всего лишь современный уровень технологии. По бокам этого зеркала расположены камеры, сканирующие тело человека, далее изображение проходит компьютерную обработку, и можно увидеть свой будущий облик. 

   Необычное механическое зеркало. В этом зеркале, поверхность которого состоит из 921 хромированного шара, вы не найдете своего обычного отражения, а лишь силуэт, вернее, контуры и очертания лица. Для создания этого изображения зеркалу требуется 819 двигателей и 921 алюминиевая труба для создания «отражения» изображения, получаемого с камер. Таким образом, получается двойное изображение – одновременно вы можете видеть себя как на каждом из шаров в отдельности, так и на всех сразу."Правдивое” зеркало. Привычное зеркало перворачивает наше изображение слева направо. Можно ли увидеть себя таким какие мы есть на самом деле, таким каким видят нас окружающие? Оказывается увидеть самого себя можно и довольно просто. Надо взять два плоских зеркала и поставить их рядом под углом в 90 градусов. Встаньте по центру их общей грани, и вы увидите свой настоящий образ. (применяют чаще всего актёры, трельяж-пример правдивого зеркала)

   Цилиндрические зеркала. Анаморфные картины. Многие художники с давних времен пишут, так называемые, анаморфные картины. Анаморфоз - умышленно-уродливое изображение предмета, которое при известных условиях представляется правильным.Изображения на анаморфных картинах сильно искажены, но если смотреть их с помощью зеркала, то можно увидть неискаженное изображение предмета. Анаморфные картины могут быть линейные, конические, цилиндрические и т.д. Анаморфную картину для выпуклого цилиндрического зеркала можно узнать по кругу, расположенному обычно где-нибудь посередине. Для рассматривания анаморфных цилиндрический картин в неискаженном виде необходимо поставить на неё в центр круга цилиндрическое зеркало. 

Новые технологии на страже водосбережения

 »  »  » 
Биомеханика
Симметрия, Диссимметрия, Асимметрия
Шашка
Яхты парусные
Поиск