История зеркал. От отражения в воде до космической оптики

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

С помощью вогнутых зеркал концентрируют энергию Солнца в гелионагревательных установках. Их используют в качестве рефлекторов (отражателей) в телескопах, прожекторах, фарах, нагревателях. При применении выпуклых зеркал интересно то, что изображение всегда будет мнимым, но, что самое интересное, его будет видно наблюдателю с любого места, независимо от расположения предмета.

Вогнутые зеркала используются в телескопах-отражателях. Они также используются для увеличения изображения лица при нанесении макияжа или бритье. В осветительных приборах вогнутые зеркала используются для сбора света от небольшого источника и направления его наружу в виде луча, как в факелах, фарах и прожекторах, или для сбора света с большой площади и фокусировки его в маленькое пятно, как в концентрированном солнечном свете.

Простейший прибор – светосигнальный гелиограф, бывает крайне необходим туристам, любителям путешествовать по незнакомым местам. Он тоже построен на основе обыкновенного зеркала.

Устройство, называемое светосигнальным гелиографом, или солнечным телеграфом, до изобретения радиосвязи использовалось, чтобы передавать короткие информационные сообщения на дальние расстояния. Колебания зеркала, отражающего солнечные лучи, шифровались особым образом, наподобие азбуки Морзе.

Сегодня необходимость в таком устройстве возникает, как правило, у людей, терпящих бедствие и затерявшихся в лесу, в гористой и труднопроходимой местности. В солнечный день с помощью гелиографа можно подать сигнал пролетающему спасательному самолету, сократив время поисков.

Светосигнальный гелиограф – это очень простое устройство, состоящее из двух стальных пластин или зеркал, соединенных наподобие книги или блокнота. Одна из них отполирована до зеркального блеска (зеркало), в другой, с матовой поверхностью, посредине проделано отверстие небольшого размера (около 2–3 мм).

Для того чтобы подать сигнал, створки гелиографа раздвигают до упора, зеркальную створку располагают напротив солнца и ловят в визирное отверстие объект, после чего наклоняют зеркальную створку, чтобы совместить отраженный солнечный луч с отверстием. Яркая вспышка хорошо заметна наблюдателю на расстоянии нескольких километров.

Существуют сигнальные зеркала двух видов по материалу: из металла и из стекла.

Металлическое более прочное. Стеклянное можно очень просто сломать, хоть оно имеет и намного лучшие отражающие свойства.

Обычное одностороннее зеркало без отверстия тоже можно применять для подачи сигнала бедствия. Для этого надо, удерживая зеркало одной рукой близко от лица или даже прижимая задней стенкой к щеке, повернуть его таким образом, чтобы «зайчик» был направлен в нужную сторону. Затем вытянуть другую руку в направлении объекта слежения и «посадить» его на кончик отведенного большого пальца. Поворачивая плоскость зеркала, добиться, чтобы «зайчик» попал на большой палец. Продолжая удерживать большой палец на объекте и одновременно в луче «зайчика», поворачиваться в направлении движения объекта.

В наше время вогнутые зеркала чаще используются для освещения. В карманном электрическом фонарике стоит крошечная лампочка всего в несколько свечей. Если бы она посылала свои лучи во все стороны, то от такого фонарика было бы мало пользы: его свет не проникал бы дальше одного-двух метров. Но за лампочкой поставлено маленькое вогнутое зеркальце. Поэтому луч света от карманного фонаря прорезывает темноту на десять метров вперед. Однако в фонаре имеется еще и маленькая линза – перед лампочкой. Зеркальце и линза помогают друг другу создавать направленный луч света.

Так же устроены и автомобильные фары и прожекторы, рефлектор синей медицинской лампы, корабельный фонарь на верхушке мачты и фонарь маяка. В прожекторе светит мощная дуговая лампа. Но если бы вынули из прожектора вогнутое зеркало, то свет лампы бесцельно разошелся бы во все стороны, она светила бы не на семьдесят километров, а всего на один-два.

Особенно сложно устроен фонарь маяка. В древности самым мощным маяком был Александрийский маяк – последнее из чудес света, связанное с именем Александра Македонского.