Зеркало

Содержание:

Введение 2

Историческая справка 4

Законы отражения света в зеркалах 8

Технология изготовления зеркала 12

Зеркала в современной технике 20

Зеркала и литература 25

Заключение 28

Список литературы 30

Приложение 31

Химический эксперимент 33

Введение

Среди всех предметов повседневного обихода едва ли найдется вещь более противоречивая и загадочная, чем зеркало.

Всю свою историю человек пытается познать мир. Но познание мира - это и познание себя. Зеркало можно назвать техническим инструментом нашей самоидентификации, которая является основой в нашем познании мира. Наше самосознание, представление о себе и мире формируются с помощью и под влиянием зеркала.

В Античности с зеркалом связано множество мифов и легенд. В Средневековье целые государства хранили тайну его изготовления.

Было время, когда зеркало казалось чудом, когда оно ценилось на вес золота. Зеркала вставляли в кольца и серьги вместо драгоценных камней. Зеркалами украшали жилища. В богатых домах были даже зеркальные комнаты - стены, потолки, двери - все из зеркал. Знатные дамы заказывали себе платья, обшитые кусочками зеркала. По свидетельству французского министра финансов Кольбера, венецианское зеркало размером 115 на 65 сантиметров в серебряной оправе стоило 68 тысяч ливров, в то время как картина Рафаэля такого же формата - всего 3 тысячи!

История зеркала - это не просто история предмета домашнего обихода, но еще и история его применения в самых разнообразных и порой неожиданных ситуациях: в военных целях, для освещения пространства и т.д.

Цель:

На основе проведенного исследования и обзора литературы показать, как используются различные свойства зеркал в прошлом и в современности для решения разнообразных научных и жизненных задач, а также уметь описывать и объяснять явления и свойства тел.

Проблема:
Почему, на первый взгляд простой прибор - зеркало так, широко используется

в различных областях жизни людей на протяжении тысячелетий?

В чем состоит разнообразие мира зеркал?

Гипотеза:

Единство простого закона отражения и многообразие окружающего мира дает нам множество вариантов использования зеркал.

Историческая справка.

Вы когда-нибудь смотрелись в водяную гладь реки или озера? Вы видели там свое отражение, деревьев и неба? По существу вы смотрелись в зеркало. Ведь зеркало - это гладкая поверхность, которая отражает свет и другие предметы. И чем она более гладкая, тем лучше отражение. Когда ветерок рябит воду, вы можете видеть только солнечные блики - и ничего больше.

Зеркала известны с незапамятных времен. В древние времена их делали из полированного металла. Мы никогда не узнаем, как человек придумал зеркало. Вероятно, он часто смотрел в гладкую поверхность водоемов и видел там себя. А в один прекрасный день специально отполировал кусочек металла и придал ему нужную форму. Так появилось зеркало.

Первые металлические зеркала из бронзы и серебра люди начали изготавливать в III тысячелетии до н.э. Они были широко распространены у народов Древнего Востока, а позже - у древних греков и римлян. Последнее подтверждает большое количество полированных металлических пластинок, найденных при раскопках Помпеи. Уже тогда широко использовали карманные зеркальца, которые было удобно носить с собой. Их делали из круглой пластинки металла: меди, серебра, золота и бронзы (сплава меди и олова). Такие зеркала были, конечно, не столь совершенными, как стеклянные, но в течение тысячелетий женщинам приходилось довольствоваться только ими.

При исследовании древней резиденции египетских фараонов в окрестностях Каира был обнаружен неглубокий бассейн, дно которого некогда было залито слоем жидкой ртути. Возможно, это также один из образцов древних зеркал.

Первыми, кто догадался делать стеклянные зеркала со слоем ртути или олова, были венецианцы. К 1300 г. стали выпускать такие зеркала, и скоро они заменили металлические пластины. С этого времени небольшое ручное зеркало стало обязательной принадлежностью наряда богатой дамы. Его носили на золотой цепочке на шее или у пояса, вставляли в веер, оправляли в рамки из черепаховой или слоновой кости, украшали позолотой, миниатюрами из эмали и гравировкой. Эта мода прошла лишь в XVII в., когда вследствие мощного подъема стеклоделия французскими мастерами был разработан метод отливки больших зеркальных стекол на медных плитах с последующей их прокаткой. Парадные залы дворцов знати стали украшаться огромными зеркалами, и необходимость в постоянном ношении маленьких зеркал отпала.

Начиная с XV в. лучшие стеклянные зеркала производились в ведущем центре европейского стеклоделия - Венеции, на острове Мурано. Они были небольшими по величине, но весьма дорогими. Их отражательная поверхность сначала делалась из свинцово-сурьмяного сплава. Однако последний быстро тускнел и утрачивал необходимые для зеркала свойства. В XVI в. венецианцы изобрели подводку стеклянных зеркал оловянной амальгамой. Ртутно-оловянный сплав обладал хорошей отражательной способностью и относительно высокой устойчивостью. Поэтому этот сплав, несмотря на высокую токсичность (ядовитые пары ртути отравляли наводчиков зеркал), почти до середины XIX в. оставался незаменимым в производстве зеркал.

Стеклоделы острова Мурано тщательно хранили секреты зеркального производства. За этим ревностно следила и Венецианская республика: мастера постоянно находились под надзором специальной тайной службы, им под страхом смерти запрещено было покидать остров. Конечно, по отношению к жителям Мурано это было жестоко, но Венеция оберегала таким образом свои финансовые интересы, поскольку муранское стекло и зеркала стоили очень дорого.

Однако вскоре после изобретения в Венеции зеркального стекла, изготовляемого надувным способом, его стали производить и мастера Голландии, Германии, Франции. Технологии производства зеркал в разных странах были различны.

В Италии, например, расплавленную стеклянную массу выдували в длинные баллоны, затем разрезали их вдоль, расстилали на медном листе, наводили блеск и амальгировали.

Во Франции стеклянную массу разливали по гладкому столу и медленно охлаждали, а затем шлифовали стекло наждаком. Амальгирование происходило так: на гладком столе располагался оловянный лист, на него наносили тонкий слой ртути, а поверх расстилали лист стекла.

Зеркала в Китае.

В 1832 г. один из европейцев, совершивших путешествие по Китаю, привез в Европу небольшое медное зеркало - тонкую круглую пластинку, одна сторона которой была отполирована так, что в нее можно было смотреться. Это зеркало обладало совершенно удивительными свойствами. Если оно отражало солнечный свет, то на стене, куда попадал отраженный луч, проступало отчетливо видимое изображение. Чаще всего это был текст заклинания для защиты от злых духов. Исследователи установили, что подобные зеркала производились в Китае еще в III в. н.э. В книге «История древних зеркал» (X в.) было написано, что изобретение таких зеркал относится к глубокой древности и секрет их изготовления утрачен. Китайскими зеркалами заинтересовались физики. Но прошло целых сто лет, прежде чем эту тайну удалось разгадать знаменитому английскому физику Уильяму Брэггу. В 1932 г. он опубликовал работу, в которой показал, что секрет зеркала заключается в особых приемах полировки его поверхности. Вначале на нее наносили необходимые иероглифы, а затем поверхность полировали для придания блеска. В ходе полировки поверхность сглаживали так, что глаз переставал замечать выпуклости. Они становились заметными только тогда, когда их освещал яркий солнечный свет.

Итак, зеркала могут быть металлическими, с тщательно отполированной поверхностью, и стеклянными, с нанесенными на их поверхность металлами.

Законы отражения света в зеркалах.

Законы отражения света впервые сформулировал древнегреческий ученый Евклид:

1. Угол падения равен углу отражения.

2. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, опущенный в точку падения луча, лежат в одной плоскости.

3. Ход лучей взаимообратен.

Особенности отражения тел в плоском зеркале.

Изображение:

1. мнимое;

2. прямое;

3. равное по величине;

4. предмет и его изображение равноудалены от зеркала.

Задачи:

1. Человек приближается к зеркалу со скоростью 1 м/с. С какой скоростью приближается: а) изображение человека к зеркалу; б) изображение человека к самому человеку?

2. Что вы увидите, если поставите пешку между двумя плоскими зеркалами, расположенными под углом 90º друг к другу?

Применение плоских зеркал.

Видеть сквозь стены. Как это возможно?

В военном деле широко применяют перископы. Принцип действия прибора основан на явлении отражения света от системы плоских зеркал. Для увеличения поля зрения также используют оптические стекла (линзы).

Применение плоских зеркал в лазерах.

Принцип действия лазеров основан на явлении вынужденного излучения. Одним из элементов рубинового лазера является - рубиновый стержень, из торцов которого делают зеркальным.

Световая волна многократно отражается от этого торца и быстро усиливается.

Применение лазеров

1. Связь;

2. Запись и хранение информации;

3. Хирургические операции;

4. Ядерное оружие…

В современном термоядерном оружии зеркала используются для фокусировки излучения от запала и создания условий для начала термоядерного процесса синтеза.

Использование плоских зеркал на телевидении.

Телесуфлёр - дисплей, отображающий текст речи или сценария для диктора или актера незаметно для зрителя. Если подсказку разместить рядом с объективом, диктору приходится отводить взгляд. Телесуфлёр располагается прямо перед объективом, и диктор, обращаясь к подсказке, не перестаёт смотреть в камеру, так что у зрителей возникает иллюзия спонтанности речи.

Выпуклые зеркала сильнее искажают форму предметов, почему же на автомобилях, автобусах, троллейбусах используют не плоские, а выпуклые зеркала?

Изображение предмета в выпуклом зеркале:

1. Пучок лучей, падающий на выпуклое зеркало параллельно оптической оси, отражается так, как будто все лучи выходят из точки фокуса, находящейся за зеркалом на расстоянии R/2(Рис. №1).

2. Независимо от расположения предмета его изображение в выпуклом зеркале является мнимым, уменьшенным и прямым.

Рисунок №1.

Выпуклые небьющиеся зеркала часто можно увидеть на улицах города и в общественных местах. Установка дорожных зеркал на дорогах с ограниченной видимостью позволяет обезопасить автотранспорт и людей. Эти зеркала оснащены по контуру светоотражающими элементами и светятся в темноте, отражая свет фар автомашин. В тех случаях, когда обзор человека по каким-либо причинам ограничен, зеркала особенно полезны. Так, в каждом автомобиле, на дорожных велосипедах имеется одно или несколько зеркал, иногда слегка выпуклых - для расширения поля зрения.

1. На дорогах и на тесных парковках стационарные выпуклые зеркала позволяют избежать столкновений и аварий.

2. В системах видеонаблюдения зеркала обеспечивает обзор в большем числе направлений с одной видеокамеры. Устройства для безопасности, автомобильные и дорожные зеркала

3. Сферическая форма зеркала рассчитана таким образом, чтобы обеспечивать наилучший обзор помещения персоналу торгового зала. Угол обзора приближается к 360 градусам. Это качество, вкупе с большим размером зеркала делает изделие незаменимым средством защиты от краж.

Вогнутые зеркала и их применение.

Изображение предмета в вогнутом зеркале.

1. Точка фокуса зеркала ( F )расположена в середине отрезка, соединяющего центр кривизны сферической поверхности зеркала ( O ) и вершину зеркала точку M. Фокусное расстояние зеркала равно f = R/2.

2. Пучок лучей, падающий на вогнутое зеркало параллельно оптической оси, после отражения собирается в точке фокуса.

3. Если предмет находится на расстояниях от вогнутого зеркала, превышающих фокусное расстояние, изображение предмета действительное и перевернутое.

4. Если предмет расположен между фокусом и вершиной зеркала, то его изображение получается мнимым, прямым и увеличенным. Оно будет находиться за зеркалом.

Применение вогнутых зеркал.

В современных телескопах используются вогнутые зеркала. Вогнутые антенны радиотелескопов очень большого диаметра состоят из множества отдельных металлических зеркал.

В наше время вогнутые зеркала чаще применяются для освещения:

1. карманный электрический фонарик;

2. автомобильные фары и прожекторы;

3. рефлектор синей медицинской лампы;

4. корабельный фонарь на верхушке мачты;

5. фонарь маяка.

Технология изготовления зеркала.

А какие металлы используют для изготовления зеркал?

Металлы - химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с характерной металлической структурой. В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка из положительных ионов, погруженная в плотный «газ» подвижных электронов. Эти электроны компенсируют силы электрического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывают их в твердые тела. Такой тип химической связи называют металлической. Она обусловливает важнейшие физические свойства металлов: высокую электро- и теплопроводность, пластичность, металлический блеск, которые широко используются человеком в практической деятельности. Своеобразный металлический блеск объясняется тем, что обобществленные электроны отражают световые волны. Самые блестящие металлы - ртуть (из которой изготавливали в средние века знаменитые «венецианские зеркала») и серебро (из него теперь с помощью реакции «серебряного зеркала» изготавливают современные зеркала). Металлический блеск наблюдается обычно, когда металл образует сплошную компактную массу. Большинство металлов в мелко раздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок.

Первыми зеркалами служили отполированные до блеска металлические пластинки из меди, золота, серебра. Однако такие зеркала имели большой недостаток - на воздухе быстро темнели и тускнели. Какой же выход нашли из этой ситуации? Многочисленные опыты показали, что блестящий металлический слой можно нанести и на стекло. Так, в I в. н.э. начали изготавливать стеклянные зеркала - стеклянные пластинки, соединенные со свинцовыми или оловянными пластинами.

Делалось это так: мыли спиртом стекло, очищали его тальком и затем к поверхности плотно прижимали оловянный лист. Сверху наливали ртуть и, дав ей постоять, сливали избыток. Образовавшийся слой амальгамы заклеивали или закрашивали. Такие зеркала оказались намного долговечнее металлических, поэтому ремесленные мастерские перешли на выпуск стеклянных зеркал, отражающая поверхность которых была сделана из амальгамы олова (раствор олова

Sn в ртути Hg). Но, поскольку пары ртути очень ядовиты, производство ртутных зеркал было весьма вредным, да и сами зеркала содержали ртуть. Было опасно держать ртутные зеркала в жилых помещениях. Поэтому ученые продолжали искать замену для ртути. Ее нашли французский химик Франсуа Птижан и великий немецкий ученый Юстус Либих. Они предложили заменить ртуть серебром.

Какие химические процессы лежат в основе изготовления таких зеркал?

Либих предложил изготавливать стеклянные зеркала с серебряным покрытием. Разработанный им метод состоял из следующих операций. Сначала к водному раствору нитрата серебра AgNO3 добавляли водный раствор гидроксида калия KОН, что приводило к осаждению черно-коричневого осадка оксида серебра Ag2O.

2AgNO3 + 2KOH = Ag2O + 2KNO3 + H2O.)

Осадок отфильтровывали и перемешивали с водным раствором аммиака NH3.

Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2] (OH).)

Оксид серебра растворялся в аммиачной воде с образованием комплексного соединения (аммиаката, или аммина) - гидроксида диамминсеребра(I). Затем в полученный прозрачный раствор погружали лист стекла, одна из поверхностей которого была тщательно обезжирена, и добавляли формальдегид НСНО.

2[Ag(NH3)2](OH) + HCHO = 2Ag + HCOONH4 + 3NH3 + H2O.)

Формальдегид восстанавливал серебро, которое осаждалось на очищенной поверхности стекла, покрывая его блестящим зеркальным налетом. Любопытно, что реакцию, которую открыл Либих, так и называли - реакция «серебряного зеркала».

Мы можем в лабораторных условиях получить «серебряное зеркало».

В чистую колбу наливают на 1/4 объема 2%-й раствор нитрата серебра, затем добавляют постепенно раствор аммиака до тех пор, пока образующийся вначале осадок не растворится в его избытке. К образующемуся раствору добавляют осторожно по стенке 0,5-1 мл глюкозы и помещают колбу в стакан с горячей (лучше кипящей) водой.

Вскоре в колбе образуется красивое серебряное зеркало!

Серебро - драгоценный металл, известный с глубокой древности. На земле этого элемента 7•10-6 % от массы земной коры. Чистое серебро - блестящий белый металл, очень мягкий, тягучий, плавящийся при 960,8 °С. Плотность серебра при 20 °С равна 10,5 г/см3,

tкип = 2212 °С. Серебро устойчиво к атмосферным воздействиям, характеризуется высокой отражательной способностью и не дает оттенков.

В настоящее время много серебра расходуется на производство технических и бытовых зеркал. При изготовлении серебряных зеркал стекло обезжиривают и промывают, а затем обрабатывают раствором хлорида олова(II) SnCl2. После этого стекло обливают раствором нитрата серебра AgNO3, содержащим сахар. Сахар восстанавливает соль серебра до металла, и он ровным и плотным слоем ложится на поверхность стекла. Хлорид олова(II) играет роль активатора процесса восстановления и способствует образованию качественного слоя серебра.

Обычно толщина серебряной пленки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимической защиты отражающего слоя его покрывают медной пленкой, соизмеряемой по толщине с серебряной. На медную пленку наносят разные лакокрасочные материалы - поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механические повреждения защитного слоя.

Для предотвращения потускнения серебряного покрытия в технических зеркалах его защищают слоем химического элемента индия. Не сказываясь на отражательной способности зеркал, индий позволяет продлевать срок их службы.

Таким образом, технологический процесс производства зеркал серебрением состоит из следующих основных операций:

• удаление с поверхностей стекла загрязнений и продуктов коррозии;

• нанесение центров осаждения серебра;

• собственно серебрение;

• нанесение защитных покрытий на отражающий слой.

Серебро - драгоценный металл. Неужели нельзя заменить его другим металлом, менее дорогим?

Можно. В последнее время зеркала изготавливают способами металлизации стекла катодным распылением и испарением в вакууме. Чаще всего используют термическое испарение алюминия в вакууме. Испарение алюминия осуществляется со жгутов из вольфрамовой проволоки либо из жаропрочного тигля. Подготовка поверхности стекла к алюминированию выполняется еще более тщательно, чем перед химическим серебрением, и включает обезвоживание и обработку электрическим разрядом. Толщина алюминиевой пленки для получения зеркала с максимальной отражательной способностью должна составлять 0,12 мкм. Благодаря повышенной химической стойкости алюминиевые зеркала иногда используют как поверхности наружного отражения, которые защищаются оптически прозрачными слоями Al2O3, SiO2, MgF2 и др. Обычно же слой алюминия покрывается непрозрачными лакокрасочными материалами, такими же, как и при серебрении. Некоторая неравномерность по спектру и ухудшение отражательной способности алюминированных зеркал по сравнению с посеребренными оправданы значительной экономией серебра при массовом производстве зеркал.

Способами катодного распыления и термического испарения могут быть получены зеркала с пленками большинства металлов, а также диэлектриков.

Серебряные зеркала на стеклянной основе до сих пор служат людям, однако их стойкость к действию высоких температур и вызывающих коррозию газов атмосферы невысока. Поэтому в технике их по возможности заменяют родиевыми. Отражательная способность родия несколько меньше, чем у серебра (95%), зато родированные поверхности не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. Родием покрывают рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов различного назначения. Особый блеск и красоту родиевое покрытие придает ювелирным изделиям.

А какое зеркало не «обманывает», дает высококачественное изображение?

Самыми высококачественными оказались зеркала из индия. Одной из первых областей применения индия стало изготовление зеркал, необходимых для астрономических приборов, рефлекторов и тому подобных устройств. Оказывается, обычное зеркало не одинаково отражает световые лучи различных цветов. Это значит, например, что цветная одежда, если ее рассмотреть в зеркало, имеет несколько иную окраску, чем на самом деле.

Правда, глаз модницы, сидящей перед зеркалом, не в состоянии зафиксировать такие перемены в ее туалете, но для многих приборов цветовая фальсификация просто недопустима. И серебряные, и оловянные, и ртутно-висмутовые зеркала грешат этим недостатком. Индий же не только обладает чрезвычайно высокой отражательной способностью, но и проявляет при этом полнейшую объективность, совершенно одинаково относясь ко всем цветам радуги - от красного до фиолетового. Вот почему, чтобы свет, излучаемый далекими звездами, доходил до астрономов неискаженным, в телескопах устанавливают индиевые зеркала.

В отличие от серебра, индий не тускнеет на воздухе, сохраняя высокий коэффициент отражения. Между прочим, индий сыграл немаловажную роль при защите Лондона от массированных налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. На первый взгляд, такое утверждение может показаться странным, но именно индиевые зеркала позволяли прожекторам противовоздушной обороны в поисках воздушных пиратов легко пробивать мощными лучами плотный туман, нередко окутывавший британские острова. Поскольку индий имеет низкую температуру плавления (156,2 °С), во время работы прожектора зеркало постоянно нуждалось в охлаждении, однако английское военное ведомство охотно шло на дополнительные расходы, с удовлетворением подсчитывая число сбитых вражеских самолетов.

Получить зеркальную поверхность можно, используя не только металлы, но и их соединения. Так, сульфид свинца РbS - непримечательный осадок бурого цвета. Но его можно выделить из раствора свинцовой соли с получением зеркальной поверхности. Свинцово-сульфидное зеркало получают, используя любую растворимую соль свинца, например нитрат свинца Pb(NO3)2 или ацетат Pb(CH3COO)2, гидроксиды натрия NaOH или калия KОН и тиокарбамид CS(NH2)2. При действии избытка NaOH на нитрат свинца в водном растворе образуется комплексное соединение - гексагидроксоплюмбат натрия.

Pb (NO3)2 + 6 NaOH = Na4 [Pb(OH)6] + 2NaNO3.)

Если к такому раствору добавить тиокарбамид и равномерно нагревать, то вскоре можно почувствовать запах аммиака NH3.

Na4 [Pb(OH)6] + CS(NH2)2 = PbS + 2NH3 + Na2CO3 + H2O + 2NaOH.)

В тщательно вымытом и обезжиренном реакционном сосуде сульфид свинца осаждается на стекле зеркально блестящим слоем.

Интересно, что в тонком слое (не более 1•10-3 мм) сульфид свинца PbS является фотосопротивлением: электропроводность такого слоя при освещении резко возрастает.

Зеркала в современной технике

В зеркале все предметы «переворачиваются», предстают обращенными. Если вы протянете своему отражению правую руку, то увидите, что оно протягивает вам левую.

Но почему в своем зеркальном отражении мы видим, что зеркало меняет левую и правую стороны, но не меняет верх и низ, хотя, по условиям симметрии, меняться должны все направления? Оказывается, когда мы стоим перед зеркалом, то мысленно как бы обходим его сбоку и становимся за ним. Поэтому меняется правое с левым.

Законы движения в Зазеркалье так же вывернуты, как и неподвижные отражения. В самом деле, коль скоро в ответ на помахивание правой рукой отражение машет левой, то, если вы желаете попасть в какое-то место в Зазеркалье, нужно идти прямо в противоположную сторону. Маленькая героиня Кэрролла этого не знала, поэтому «куда бы она ни шла, где бы ни сворачивала, всякий раз, хоть убей, она выходила снова к дому». И только пойдя в противоположном направлении, она вышла туда, куда хотела.

Но чудеса встречаются не только в выдуманном мире. Ученых, занимавшихся исследованием и разработкой новых материалов для уникальных зеркал, ждали не менее сильные переживания и захватывающие открытия, чем те, что достались Алисе при встрече с жителями Зазеркалья.

Начало было положено исследованием оптических тонких пленок редкоземельных металлов иттрия и лантана. Эти металлы, как и более распространенные щелочно-земельные (магний, кальций и др.), способны поглощать водород и образовывать гидриды, которые при нагревании могут разлагаться, вновь выделяя водород. Гидриды в отличие от металлов - соединения ионные, поэтому их очень тонкие пленки должны быть прозрачными. Идея авторов работы, опубликованной в английском журнале «Nature», и состояла в том, чтобы тонкую зеркальную пленку иттрия превращать по желанию в прозрачную пленку гидрида иттрия и наоборот, добиваясь при этом нового оптического эффекта.

Реальное положение оказалось сложнее простой схемы: иттрий образует не одну, а три гидридные фазы - твердый раствор водорода в металле (соединение внедрения в кристаллическую решетку), дигидрид YH2 и тригидрид YH3. Обратимого превращения удалось добиться только между фазами ди- и тригидридов: увеличивали давление водорода - получали

YH3, уменьшали - YH2. Дигидрид обладает металлическими свойствами, поэтому его пленка дает зеркальное отражение, тригидрид - скорее ионное соединение и должен быть прозрачен. К сожалению, электронные свойства YH3 таковы, что его полной прозрачности добиться невозможно: он поглощает синие лучи (фотоны с относительно высокой энергией) и имеет желтый оттенок.

Был испытан магний, для которого характерно образование только одного соединения с водородом - дигидрида MgH2, но и этот металл для создания чудо-зеркала оказался малопригодным. Здесь причины иные: скорость образования MgH2 невелика, и переключения в прозрачное состояние приходится ждать часами.

Найти выход из такого положения удалось в Исследовательской лаборатории фирмы «Филипс» (Голландия, г. Эйндховен). Согласно статье в том же журнале «Nature», сплав магния с редкоземельным металлом гадолинием легко, всего за 1 с, переключается с зеркального состояния при малых давлениях водорода на прозрачное при больших. Правда, выяснилось, что в изученной системе не два оптически различных состояния, а три и при средних давлениях водорода пленка сплава и не зеркальная, и не прозрачная, а просто темная. Еще одна трудность состоит в том, что прозрачность достигается только при давлении водорода выше атмосферного.

Как же сегодня может выглядеть «переключаемое» зеркало?

Представим себе окно с двумя прозрачными стеклами, как в обычных жилых домах нашей климатической зоны. На одном из стекол с внутренней стороны нанесена тонкая пленка сплава, поверх нее - еще более тонкая, всего в 20 нм, прозрачная пленка палладия (легко поглощает водород и может переносить его в сплав). К герметично закрытому пространству между стеклами ведут трубки для подачи и откачивания водорода. К системе подсоединен источник водорода, например тот же сплав, но в виде порошка: при одной температуре он поглощает водород, при другой - выделяет.

При дальнейшей разработке в окнах-хамелеонах, наверное, будут использовать более простые, электрохимические способы насыщения сплава водородом. Пространство между стеклами можно заполнить щелочным раствором, который при пропускании тока станет диссоциировать, выделяя водород, или, наоборот, соединяться с водородом.

Где же можно использовать такие окна, меняющие свои свойства?

Учитель. Они, конечно же, привлекут архитекторов, поскольку дают возможность построить здания с необычным эффектом. Способность к переключению можно использовать для создания дисплеев, осветительных систем, дорожных указателей и многого другого.

Необычные окна могут регулировать освещенность квартиры, школьного класса или других помещений: мало солнечного света - они прозрачны, излишне много света - они зеркальные, отражают, создают прохладу.

Удивительно, казалось бы - самое обычное зеркало, а сколько тайн, загадок! Сколько простора для новых открытий, изобретений.

Так давайте спросим у группы изобретателей: какие открытия, связанные с зеркалами, были сделаны в последнее время?

Уникальное зеркало изобретено в Японии в 2004 г. Оно дает не зеркальное, а прямое отображение объекта. Если при взгляде в обычное зеркало правое становится левым, а левое правым, то здесь мы видим отражение прямое без искажений. В новом зеркале человек видит себя так же, как его видят другие. Для этого собрали своего рода аквариум с треугольным сечением, наполненный водой. Две его стенки образуют обычные зеркала, соединенные под прямым углом отражающими поверхностями внутрь, а третья стенка - прозрачное стекло. Оно и служит лицевой стороной устройства, которое дает «незеркальное» отражение находящихся перед ним предметов. Просто объекты отражаются в нем дважды. Глядеться в такое зеркало весьма необычно, поскольку эффект нарушает устоявшуюся привычку к обратному отражению. Однако изобретатели считают его полезным, например, для актеров или спортсменов.

Специалисты Национального политехнического института Мексики работают над созданием электронной системы - так называемого зеркала будущего, способной прогнозировать эволюцию человеческого лица. Устройство, способное создавать перспективную фотографию человеческого лица, станет незаменимым при розыске людей, потерявшихся много лет назад. Создаваемая система, по мнению исследователей, сможет учитывать изменения, которые будут происходить с внешностью человека с возрастом. При этом в качестве «точек отсчета» будут использоваться специфические черты лица. Система получила название «Катун», по имени бога у племен майя, обитавших на территории нынешней Мексики в доколумбовую эпоху. Электронное устройство создается на базе процессора «Пентиум». Чтобы увидеть себя в более зрелом возрасте, понадобится лишь фотография.

Зеркала и литература.

Мы, современные люди, так привыкли к зеркалам, что на них иногда не обращаем внимания. А ведь было время, когда зеркало казалось чудом, когда оно ценилось на вес золота. Зеркала вставляли в кольца и серьги вместо драгоценных камней. Зеркалами украшали жилища. В богатых домах были даже зеркальные комнаты - стены, потолки, двери - все из зеркал. Знатные дамы заказывали себе платья, обшитые кусочками зеркала.

Традиция гадать с помощью зеркал.

Гадания были широко распространены на Руси. Так, в балладе русского поэта Василия Андреевича Жуковского «Светлана» упоминается о гадании возле зеркала:

Вот в светлице стол накрыт

Белой пеленою;

И на том столе стоит

Зеркало с свечою;

Два прибора на столе.

«Загадай, Светлана;

В чистом зеркала стекле

В полночь без обмана

Ты узнаешь жребий свой:

Стукнет в двери милый твой

Легкою рукою;

Упадет с дверей запор;

Сядет он за свой прибор

Ужинать с тобою».

Вот красавица одна;

К зеркалу садится;

С тайной робостью она

В зеркало глядится;

Тёмно в зеркале; кругом

Мертвое молчанье;

Свечка трепетным огнем

Чуть льет сиянье…

Александр Сергеевич Пушкин в романе «Евгений Онегин» повествует о святочных гаданиях:

Морозна ночь, все небо ясно;

Светил небесных дивный хор

Течет так тихо, так согласно…

Татьяна на широкий двор

В открытом платьице выходит,

На месяц зеркало наводит;

Но в темном зеркале одна

Дрожит печальная луна…

Существует много методов гадания с применением зеркала. Самые известные - с помощью двух зеркал и свечи или с помощью одного зеркала и свечи. Святочные гадания на жениха известны с давних времен. И сейчас гадают таким образом, кто в шутку, а кто и всерьез. И даже то, что начинается как шутка, становится чем-то серьезным и настоящим, когда перед тобой в темноте разворачивается бесконечный зеркальный коридор.

Конечно, в каждой стране существуют свои поверья, приметы и гадания, связанные с зеркалами. Все легенды объединяет одно: к зеркалу относятся с опаской, видя в нем предмет магический, таинственный, волшебный.

Вот-вот, здесь скорее больше сказочного вымысла, чем правды.

В каких сказках упоминается зеркало?

В.И.Губарева «Королевство кривых зеркал», А.С.Пушкина «Сказка о мертвой царевне и семи богатырях», Г.Х.Андерсена «Снежная королева», В.С.Мальта «Стеклянная история», Л.Кэрролла «Алиса в Зазеркалье».

Заключение.

Почему, на первый взгляд простой прибор - зеркало так, широко используется в различных областях жизни людей на протяжении тысячелетий?

В ходе проекта, проведенного исследования я выяснила, что зеркало изначально является творением природы, но человек на протяжении уже тысячелетий этот оптический прибор постоянно совершенствует, что дает

нам множество вариантов его использования.

Как и сколько ни объясняй свойства зеркал, они все равно остаются предметами загадочными. Многие тайны зеркал не раскрыты до сих пор.

Например, так называемые" зеркала тупу", во множестве найденные в захоронениях вблизи всемирно известного плато Наска в Перу. Диаметром до полуметра, зеркала эти изготовлены из тщательно отполированных металлов: золота, серебра, меди и их сплавов. Для чего они были нужны? Для передачи сигналов (отраженный от них солнечный луч виден за несколько километров)? Для проецирования огромных рисунков на плато Наска? Для магических целей? А, может, с помощью этих зеркал жрецы получали те самые знания, что и сегодня поражают ученых своей точностью? Кто знает?

Нам лица наши зеркало покажет,

Познать себя и мир оно позволит.

О горестях, о радостях расскажет.

Да, призадуматься над этим стоит!

Казалось бы, что зеркало - пустяк.

Кусок стекла. Металл с обратной стороны.

Но стоит что-то сделать нам не так -

Процесс зеркальный изменить - и вот,

Увы… Ни отраженья нет, ни глубины!

О зеркало! Магический предмет!

Ты - сплав стекла, металла, мастерства.

Пригодно в телескопе, в маяке,

И модница к тебе добра.

В калейдоскопе, в микроскопе, в фонаре,

В видеокамере, в прожекторе найдется

С тончайшей пленкою металла на стекле

Деталь важнейшая, что зеркалом зовется.

Список литературы.

1. Кукушкин Ю. Н. Химия вокруг нас: Справочное пособие. - М.: Высшая школа, 1992.

2. Кукушкин Ю. Н. Что мы знаем о химии? - М.: Высшая школа, 1993.

3. Венецкий С. И. О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. - М.: Металлургия, 1981.

4. Лисичкин Г. В., Бетанели В. И. Химики изобретают. - М.: Просвещение, 1990.

5. Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. - М.: Химия, 1994.

6. Зоннефельд А. Вогнутые зеркала, пер. с нем., М. - Л., 1985.

7. Максутов Д. Д. Астрономическая оптика. М. - Л., 1986.

8. Винокуров В. М. Химические методы серебрения зеркал. - М., 1970.

9. Тудоровский А. И. Теория оптических приборов. Ч. 2. М. - Л., 1982.

10. Розенберг Г. В. Вакуумное нанесение тонких пленок. - М., 1967.

11. Глюк И. И все это делают зеркала, пер. с англ. - М., 1990.

12. Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. - М.: Ключ-С, 1994.

13. Энциклопедия для детей. Аванта+. Физика. - М.: Аванта+, 2000.

14. Журнал «Техника молодежи» №1, 2003. с. 20-48.

15. Глинка Н. Л. Общая химия. - М.: Химия, 1965.

16. Энциклопедический словарь юного химика. Составители В. А. Крицман, В. В. Станцо. - М.: Педагогика, 1982.

17. Цветков Л. А. Эксперимент по органической химии: методика и техника. Пособие для учителей. - М.: Школьная пресса, 2000.

18. Химия в быту. Смоленск: Русич, 1996.

19. Химия для гуманитариев. Сост. Н. В. Ширшина. - Волгоград: Учитель, 2004.

20. Я познаю мир: детская энциклопедия. Химия. / Авт. - сост. Л. А. Савина. - М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998.

Приложение.

Памятка по уходу за зеркалами.

Самые первые зеркала, сделанные из бронзы, меди или серебра появились в бронзовом веке. Спустя века зеркала стали изготовлять из стекла, нанося на одну из сторон стеклянной пластины слой золота, серебра или олова. Самыми известными стали венецианские зеркала, поскольку это были первые качественные зеркала ради которых продавались целые имения. Хорошо, что в наше время зеркала стали более доступны.

Это позволило использовать их и как украшение для интерьера. С помощью зеркал можно зрительно расширять пространство и создавать интересные эффекты.

Пыль, жир, косметика, жирные пятна, следы от пены для бритья или зубной пасты пачкают зеркала. А если так, то их нужно как-то чистить.

Полезные советы по уходу за зеркалом.

Поскольку одна из сторон зеркала - незащищенное стекло, то, чтобы его не поцарапать, нужно использовать средства, не содержащие абразивных материалов и мягкие ткани.

Для очистки зеркал лучше использовать чай, теплую воду, раствор мела и уксуса в воде.

Не стоит вешать зеркала так, чтобы на них попадали прямые лучи солнца. От этого оно просто потускнеет.

Не забывайте протирать пыль мягкой тряпкой с тыльной стороны зеркала. Делайте это аккуратно, чтобы не повредить зеркальный слой.

Средства для чистки зеркал.

Приготовить простые домашние средства для ухода за зеркалами очень просто.

1. Двумя стаканами воды залейте по 50 грамм мела и уксуса. Хорошенько вымешайте состав и дайте отстояться. Затем слейте уксус и воду, а меловой кашицей протрите зеркала. И смотрите не мочите тыльную сторону зеркала.

2. Для восстановления блеска зеркала промойте его холодным и слабым раствором синьки. После этого натрите зеркало до блеска.

3. Сильные загрязнения можно протереть половинкой луковицы, затем смочить водой и вытереть насухо.

4. Следы от мух также протирают луковицей, а затем ватным тампоном, смоченным в слабом растворе синьки. После этого следует натереть зеркало до блеска.

В зависимости от того, где в жилище установлено зеркало, оно подвергается тем или иным загрязнениям. Исходя из этого, для ухода за зеркалами добавляются дополнительные советы. У каждого в квартире - по крайней мере, два таких зеркала.

Несколько советов по уходу за зеркалом в ванной.

За зеркалом, которое находится в ванной, нужно ухаживать чаще, чем за другими домашними зеркалами. Нужно ежедневно вытирать зеркало насухо, чтобы удалять попадающие на него капли воды, от зубной пасты, мыла и пены для бритья, а также пар. Ведь излишки влаги быстро приведут зеркало к потускнению. Для ухода за зеркалом в ванной комнате подойдут вышеперечисленные средства для чистки зеркал.

Несколько советов по уходу за зеркалом в прихожей.

Постоянно оседающую пыль протрите с поверхности зеркала сухой мягкой тряпкой. Затем воспользуйтесь одним из вышеперечисленных средств по уходу за зеркалами. Обратите внимание на края зеркала - там, где скапливается грязь.

Химический эксперимент.

«Реакция серебряного зеркала».

Мы можем в лабораторных условиях получить «серебряное зеркало».

В чистую пробирку наливаю на 1/4 объема 2%-й раствор нитрата серебра, затем добавляю постепенно раствор аммиака до тех пор, пока образующийся вначале осадок не растворится в его избытке. К образующемуся раствору добавляю осторожно по стенке 0,5-1 мл глюкозы и нагреваю пробирку на спиртовке.

Вскоре в колбе образуется красивое серебряное зеркало!

33