Алиса Шпигель - История зеркал. От отражения в воде до космической оптики

В медицине успешно используется гелиорефлектор.

Гелиорефлектор – это физиотерапевтический прибор, принцип действия которого основан на облучении участков тела человека концентрированным инфракрасным и видимым солнечным излучением с помощью особой системы зеркал установки. Мощное воздействие инфракрасного и видимого спектров вызывает локальное повышение температуры участков тела, на которые производится воздействие, что стимулирует ускорение физико-химических реакций и раздражение рецепторов кожи и сосудов. Повышение теплообразования в тканях стимулирует распад шлаков и интенсивный вывод вредных веществ из организма; нормализует обмен веществ; улучшает крово- и лимфоток, что приводит к улучшению трофики тканей. Ускоряется заживление ран, понижается болевая чувствительность, снимаются спастические явления в тканях, блокируются воспалительные процессы. Всё это (и некоторое другое) в совокупности выводит иммунную систему организма из угнетённого состояния в состояние сверх-активности, в результате чего организм самостоятельно справляется с недугом. Доказано, что гелиолечение способствует излечению от таких болезней как аллергия, бронхиальная астма, ревматизм, радикулит, язвенная болезнь желудка, неврозы с бессонницей и др. (всего порядка 60 заболеваний). Особенно полезно прохождение курса гелиолечения детям.

В настоящее время наиболее широкое распространение в практике имеют сферические и параболические вогнутые зеркала, которые могут быть применены и для создания некоторых оптических иллюзий.

Параболическое зеркало образуется чаще всего вращением ветви параболы вокруг оси, являющейся в этом случае оптической осью зеркала. На этой оси на расстоянии, равном половине параметра параболы от ее вершины, находится фокус отражателя. Если у сферического зеркала различные участки его поверхности или кольцевые зоны имеют фокус в разных точках (явление сферической аберрации), то у параболического зеркала (теоретически безаберрационного) точка фокуса является единственной для всех элементов его поверхности.

Если перед сферическим зеркалом на расстоянии, большем, чем его фокусное расстояние, но меньшем, чем радиус кривизны, поместить какой-нибудь хорошо освещенный предмет, то на некотором удалении от зеркала в воздухе без экрана с определенного места можно будет видеть действительное, увеличенное, перевернутое изображение предмета. Это изображение будет тем дальше от зеркала и тем более увеличено, чем ближе будет находиться предмет к фокусу зеркала.

Простейшие сферические зеркала из металла умели изготовлять еще в Древней Греции и в древнем Риме и указанным выше свойством этих зеркал пользовались жрецы, показывая чудо «явления богов» народу.

Из исторических документов известно, что в 1700 году имел распространение религиозный фокус – явление младенца Христа. Его описание гласит: «Перед вогнутым зеркалом, представлявшим собой большой сферический сегмент, была подвешена за ногу на волосе хорошо вылепленная восковая фигура младенца Христа таким образом, что она не была заметна для публики – для чего непосредственно за местом изображения фигуры (в пространстве) была установлена мраморная колонна. При рассматривании с известного места можно было видеть изображение младенца, стоящего на колонне. Однако при попытках дотронуться до изображения вместо фигуры ощущали воздух, что еще более увеличивало удивление непосвященных».

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.