Как устроено зеркало

Свет, который отскакивает

Зеркало — предмет с гладкой поверхностью, который отражает свет^[1][2]. Главный закон прост: луч света отражается от зеркала под тем же углом, под которым упал на него. Падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к зеркалу, а луч, упавший прямо, отражается сам в себя^[1].

Чтобы зеркало давало чёткое изображение, его поверхность должна быть очень ровной: неровности должны быть меньше длины волны света^[2]. Иначе лучи разлетятся в разные стороны, как от листа бумаги, и мы увидим просто светлое пятно.

Изображение «за стеклом»

Отражённые лучи попадают нам в глаз так, будто идут из-за зеркала. Поэтому в плоском зеркале изображение кажется расположенным позади него — симметрично предмету, на таком же расстоянии. Такое изображение называют мнимым: на самом деле за стеклом ничего нет. Оно прямое и такого же размера, как сам предмет^[1].

Меняет ли зеркало лево и право?

Кажется, что да: поднимешь правую руку — отражение поднимает «левую». А верх и низ при этом не меняются. Почему?

На самом деле зеркало не меняет ни лево с правом, ни верх с низом. Оно меняет перед и зад — переворачивает изображение в направлении, перпендикулярном своей поверхности^[2]. Можно представить, что зеркало «выворачивает» изображение, как перчатку: если вывернуть левую перчатку наизнанку, она станет правой ^[2].

Из чего сделано зеркало

Современное зеркало — это стекло с тонким слоем металла на задней стороне. Чаще всего это серебро или алюминий^[2]. Металл отражает свет, а стекло даёт идеально гладкую твёрдую поверхность и защищает металл от царапин и потемнения^[2].

Бывают и диэлектрические зеркала — из множества тончайших прозрачных слоёв. Они отражают больше 99,99 % света, но только в узком диапазоне длин волн; такие нужны, например, в лазерах^[2].

От обсидиана до бронзы

До зеркал люди смотрелись в воду^[1]. Первые сделанные руками зеркала — куски полированного обсидиана, природного вулканического стекла. Такие зеркала нашли в Чатал-Хююке в Анатолии, на территории нынешней Турции; им около 8000 лет — их датируют примерно 6000 годом до н. э.^[2]

Дальше зеркала делали из металла. Полированные медные зеркала изготавливали в Месопотамии с 4000 года до н. э., в Древнем Египте — примерно с 3000 года до н. э. В бронзовом веке у большинства народов были зеркала — полированные диски из бронзы, меди или серебра^[2].

Стеклянные зеркала

Стекло для зеркал начали применять в I веке н. э.: римский учёный Плиний Старший пишет, что мастера Сидона делали стеклянные зеркала, покрытые сзади свинцом или золотом. Правда, археологических находок стеклянных зеркал раньше III века нет^[2].

Первые стеклянные зеркала делали так: выдували стеклянный шар, вливали внутрь расплавленное олово, оно растекалось по стенкам, а остывший шар разбивали на куски. Такие осколки были выпуклыми и немного искажали изображение^[1][2].

В XVI веке в Венеции довели до совершенства новый способ: выдутый стеклянный цилиндр разрезали вдоль и раскатывали на горячей плите — получался плоский лист^[2]. Венецианские зеркала славились качеством и стоили огромных денег^[1].

Серебро Либиха

Настоящая революция случилась в 1835 году. Немецкий химик Юстус фон Либих придумал наносить на стекло тонкий слой серебра химическим способом — восстанавливая его из раствора нитрата серебра. Способ приспособили для массового производства, и зеркала стали доступными^[2][1]. Эта технология почти без изменений используется до сих пор^[1].

О том, как зеркала создают узоры, — в статье «Калейдоскоп», а о «зеркалах» из горячего воздуха — в статье «Мираж».