Швидше за все, сьогодні вже немає ні одного дому, де би не було дзеркала. Воно так міцно ввійшло в наше життя, що без нього людині важко обійтися. Що ж собою представляє цей предмет, яким чином відображає зображення? А якщо поставити два дзеркала один напроти одного? Цей дивовижний предмет став центральним у багатьох казках. Про нього існує достатня кількість прийме. А що говорить про дзеркалі наука?

Трохи історії

Сучасні дзеркала в більшості своїй – це скло з напиленням. В якості покриття тонкий металевий шар наносять на зворотний бік скла. Буквально тисячу років тому дзеркала представляли собою ретельно відполіровані мідні або бронзові диски. Але дозволити собі дзеркало міг не кожен. Воно коштувало великих грошей. Тому бідні люди змушені були розглядати своє відображення у воді. А дзеркала, які показують людини в повний зріст – це взагалі відносно молоде винахід. Йому приблизно 400 років.


Дзеркало людей дивувало тим більше, коли вони могли побачити відображення дзеркала в дзеркалі – це взагалі здавалося їм чимось магічним. Адже зображення – це не істина, а якесь її відображення, свого роду ілюзія. Виходить, ми одночасно можемо бачити істину і ілюзію. Не дивно, що люди приписували цього предмету багато магічних властивостей і навіть побоювалися його. Перші дзеркала робили з платини (дивно, але коли-то цей метал зовсім не цінували), золота або олова. Вчені виявили дзеркала, зроблені ще в бронзову епоху. Але те дзеркало, яке ми сьогодні можемо бачити, почало свою історію після того, як в Європі змогли освоїти технологію видування скла.

Науковий погляд

З точки зору науки фізики, відображення дзеркала в дзеркалі – це помножений ефект того ж самого відображення. Чим більше таких дзеркал, встановлених один навпроти одного, тим велика ілюзія наповненості одним і тим же зображенням виникає. Такий ефект часто використовують у атракціонах для розваги. Приміром, в диснеївському парку є, так званий нескінченний зал. Там два дзеркала встановили навпроти один одного, і повторили ще такий ефект безліч разів. Одержане відображення дзеркала в дзеркалі, помножене на відносно нескінченне число разів, стало одним з найпопулярніших серед атракціонів. Такі атракціони давно увійшли в розважальну індустрію. Ще на початку XX століття в Парижі на міжнародній виставці з'явився атракціон під назвою «Палац ілюзій». Він користувався величезною популярністю. Принцип його створення - відображення дзеркал в дзеркалах, встановлених в ряд, величиною в повний людський зріст, у величезному павільйоні. У людей складалося враження, ніби вони перебувають у величезної юрби.

Закон відбиття

Принцип дії будь-якого дзеркала заснований на законі поширення та відображення в просторі світлових променів. Цей закон - головний в оптиці: кут падіння буде таким же (рівним) куту відбиття. Це - як падаючий м'ячик. Якщо його кинути вертикально вниз у напрямку до підлоги, він відскочить також вертикально вгору. Якщо його кинути під кутом – він відскочить під кутом, рівним куту падіння. Промені світла від поверхні відображаються аналогічно. При цьому, чим рівніше і гладше ця поверхня, тим идеальней працює цей закон. За таким законом працює відображення в плоскому дзеркалі, і чим поверхня його идеальней, тим і відображення якісніше.
А от якщо ми маємо справу з матовими поверхнями або з шорсткими, то промені розсіюються хаотично. Дзеркала можуть відбивати світло. Те, що ми бачимо, всі відображені об'єкти, – це завдяки променям, які аналогічні сонячним. Якщо немає світла, то в дзеркалі нічого не видно. При падінні на предмет або на будь-яке жива істота світлових променів, вони відображаються і переносять з собою інформацію про об'єкті. Таким чином, відображення людини в дзеркалі – це сформоване на сітківці його очі і передане в мозок уявлення про об'єкт з усіма його характеристиками 9цвет, розмір, віддаленість та ін).

Види дзеркальних поверхонь

Дзеркала бувають плоскі і сферичні, які, в свою чергу, можуть бути увігнутими і опуклими. Сьогодні є вже розумні дзеркала: своєрідний медіаносій, призначений для демонстрації цільової аудиторії. Принцип його роботи наступний: при наближенні людини дзеркало ніби оживає і починає показувати відео. Причому це відео обрано невипадково. В дзеркало вмонтована система, що розпізнає і обробляє отримане зображення людини. Вона швидко визначає його стать, вік, емоційний настрій. Таким чином, система в дзеркалі підбирає демонстраційний ролик, потенційно здатний зацікавити людину. Це працює в 85 випадках із 100! Але вчені не зупиняються на цьому і хочуть досягти точності в 98%.

Сферичні дзеркальні поверхні

На чому заснована робота сферичного дзеркала, або, як ще називають, кривого, - дзеркала з опуклими й увігнутими поверхнями? Від звичайних такі дзеркала відрізняються тим, що викривляють зображення. Опуклі дзеркальні поверхні дають можливість бачити більшу кількість об'єктів, ніж плоскі. Але при цьому всі ці об'єкти здаються меншими за розмірами. Такі дзеркала встановлюють в автомобілях. Тоді водій має можливість бачити зображення і зліва, і справа.
Увігнуте криве дзеркало фокусує отримане зображення. В такому випадку можна розгледіти відбиваний об'єкт максимально детально. Простий приклад: ці дзеркала часто використовують при голінні і в медицині. Зображення предмета в таких дзеркалах збирається з зображень безлічі різних і окремих точок цього об'єкта. Для побудови зображення якого-небудь об'єкта в увігнутому дзеркалі достатньо буде побудувати зображення його крайніх двох точок. Зображення інших точок будуть розташовуватися між ними.

Напівпрозорість

Є ще один вид дзеркал, у яких напівпрозорі поверхні. Вони так влаштовані, що одна сторона - як звичайне дзеркало, а інша наполовину прозора. З цією, прозорою боку, можна спостерігати вигляд за дзеркалом, а з звичайної нічого не видно, крім відображення. Такі дзеркала часто можна побачити в кримінальних фільмах, коли поліцейські ведуть слідство і допитують підозрюваного, а з іншого боку за ним спостерігають або призводять свідків для впізнання, але так, щоб їх не було видно.

Міф про нескінченності

Існує повір'я, що, створивши дзеркальний коридор, можна досягти нескінченності світлового променя в дзеркалах. Забобонні люди, які вірять у ворожіння, часто використовують цей ритуал. Але наука давно довела, що це неможливо. Цікаво, що відображення світла від дзеркала ніколи не буває повним, на 100 %. Для цього необхідна ідеальна, гладка на всі 100% поверхню. А вона може бути такою приблизно на 98-99%. Завжди мають місце якісь похибки. Тому дівчата, хто гадають в таких дзеркальних коридорах при свічках, ризикують найбільше, просто увійти в певний психологічний стан, який може негативно відбитися на них. Якщо поставити два дзеркала напроти один одного, а між ними запалити свічку, то буде видно безліч вогників, розташованих в один ряд. Питання: скільки вогників можна нарахувати? На перший погляд це нескінченна кількість. Адже, здається, немає кінця цьому ряду. Але якщо провести певні математичні розрахунки, то ми побачимо, що навіть при дзеркалах, мають 99% відображення, приблизно через 70 циклів світ стане в два рази слабкіше. Після 140 відбиттів він ослабне ще в два рази. З кожним разом промені світла тьмяніють і міняють колір. Таким чином, настане момент, коли світло зовсім згасне.

Так все-таки можлива нескінченність?

Нескінченне відбиття променя від дзеркала можливо лише при абсолютно ідеальних дзеркалах, поставлених строго паралельно. Але чи можна досягти такої абсолютності, коли ніщо в матеріальному світі не буває абсолютним і ідеальним? Якщо це й можливо, то тільки з точки зору релігійної свідомості, де абсолютна досконалість – це Бог, Творець усього всюдисущого. По причині відсутності ідеальної поверхні дзеркал і ідеальної паралельності їх один одному ряд відображень піддасться вигину, і зображення зникне, як ніби за рогом. Якщо врахувати ще й те, що людина, що дивиться на це відображення, коли дзеркал два, а він між ними - ще й свічка, теж не буде стояти строго паралельно, то видимий ряд свічок зникне за рамкою дзеркала досить-таки швидко.

Багаторазове відображення

У школі учні вчаться будувати зображення об'єкта, використовуючи закони відбивання. За законом відбивання світла в дзеркалі, предмет і його дзеркальне зображення симетричні. Вивчаючи побудову зображень з використанням системи двох і більше дзеркал, школярі отримують в результаті ефект багаторазового відбиття. Якщо до одиночного плоского дзеркала додати друге розташована під прямим кутом до першого, то з'являться не два відображення в дзеркалі, а три (позначають їх звичайно S1 S2 і S3). Спрацьовує правило: зображення, яке виникає в одному дзеркалі, відбивається у другому, потім це перше відбивається в іншому, і знову. Нове, S2 відіб'ється в першому, створивши третє зображення. Всі відбиття будуть збігатися.

Симетрія

Виникає питання: чому в дзеркалі відображення симетричні? Відповідь дає геометрична наука, причому в тісному зв'язку з психологією. Те, що для нас є низом і верхом, для дзеркала міняється місцями. Дзеркало ніби вивертає навиворіт те, що знаходиться перед ним. Але дивно, що в підсумку підлога, стіни, стеля і все інше у відображенні виглядають так само, як і в реальності.

Як сприймає відображення в дзеркалі людина?

Людина бачить завдяки світлу. Його кванти (фотони) мають властивості хвилі і частинки. Виходячи з теорії про первинних і вторинних джерелах світла, фотони променя світла, падаючи на непрозорий об'єкт, поглинаються атомами на його поверхні. Збуджені атоми відразу повертають енергію, яку поглинули. Вторинні фотони випромінюються рівномірно в усі сторони. Шорстка і матова поверхні дають дифузне віддзеркалення. Якщо це поверхня дзеркала (або йому подібний), то випромінюють світло частинки упорядковані, світло проявляє хвильові характеристики. Вторинні хвилі компенсуються у всіх напрямках, крім того що вони підпорядковані закону, згідно з яким кут падіння дорівнює куту відображення. Фотони як би пружно отпригивают від дзеркала. Їх траєкторії починаються від предметів, як ніби розташованих позаду нього. Саме їх і бачить людське око, дивлячись у дзеркало. Світ за дзеркалом відмінний від реального. Щоб прочитати там текст, потрібно починати справа наліво, а стрілки годинника йдуть у зворотний бік. Двійник у дзеркалі піднімає ліву руку, коли людина, що стоїть перед дзеркалом, – праву. Відображення в дзеркалі будуть різними для людей, одночасно дивляться на нього, але перебувають на різних відстанях і в різних положеннях. Найкращими дзеркалами в давнину вважалися ті, що зроблені з відполірованого ретельно срібла. Сьогодні шар металу наноситься із зворотного боку скла. Його захищають від пошкодження декількома шарами з фарби. Замість срібла для економії часто наносять шар алюмінію (коефіцієнт відбиття - приблизно 90%). Очі людини різниці між срібним покриттям і алюмінієвим практично не помічає.