| 13986122 15360 8522 910 1ческого, даваемого 3., может быть определено по законам геом. оптики; оно зависит от формы поверхности 3. и положения изображаемого предмета.
Плоское 3.- единственная оптич. система, к-рая даёт полностью безаберрационное изображение (всегда мнимое) при любых падающих на него пучках света (см. Аберрации оптических систем). Это свойство плоских 3. обусловило их широкое использование со всевозможными конструктивными целями (поворот светового пучка, автоколлимация, переворачивание изображений и т. д.); такие 3. входят в состав точнейших измерит. приборов (напр., интерферометров).
В оптич. системах применяют также вогнутые и выпуклые 3. Их отражающие поверхности делают сферическими, параболоидальными, эллипсоидальными, тороидальными; применяют и 3. с поверхностями более сложных форм. Вогнутые 3. чаще всего (но не всегда) концентрируют энергию пучка света, собирая его, выпуклые - рассеивают. Неплоские 3. обладают всеми присущими оптическим системам аберрациями, кроме хроматических. Положение изображения предмета, создаваемого 3. с поверхностью, обладающей осью симметрии, связано с радиусом кривизны г 3. в его вершине О (рис. 1) соотношением:
[926-4.jpg]
где s - расстояние от вершины О до предмета A, s'- расстояние до изображения А'. Эта формула строго справедлива лишь в предельном случае бесконечно малых углов, образуемых лучами света с осью 3.; однако она является хорошим приближением и при конечных, но достаточно малых углах. Если предмет находится на расстоянии, к-рое можно считать бесконечно большим, s' равнофокусному расстоянию[926-5.jpg]
Свойства отражающих поверхностей.
3. должно иметь высокий отражения коэффициент. Большими коэфф. отражения обладают гладкие металлич. поверхности: алюминиевые - в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, серебряные - в видимом и инфракрасном, золотые - в инфракрасном. Отражение от любого металла сильно зависит от длины волны света[926-6.jpg]: с её увеличением коэфф. отражения [926-7.jpg] возрастает для нек-рых металлов до 99% и более (рис. 2).
[926-8.jpg]
Рис. 2. Спектральные коэффициенты отражения металлических плёнок.
Коэфф. отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов (для стекла с показателем преломления n = 1,5 всего 4%). Однако, используя интерференцию света в многослойных комбинациях прозрачных диэлектриков, можно получить (в относительно узкой области спектра) отражающие поверхности с коэфф. отражения более 99% не только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, что невозможно с металлич. поверхностями. Диэлектрич. 3. состоят из большого (13-17) числа слоев двух диэлектриков попеременно с высоким и низким п. Толщина каждого слоя такова, что оптич. длина пути света в нём составляет 1/4 длины волны. Нечётные слои делаются из материала с высоким п (напр., сульфиды цинка, сурьмы, окислы титана, циркония, гафния, тория), а чётные - из материала с низким п (фториды магния, стронция, двуокись кремния). Коэфф. отражения диэлектрич. 3. зависит не только от длины волны, но и от угла падения излучения.
Производство 3. В древности в качестве 3. использовали полированные металлич. пластины. С развитием стеклоделия металлич. 3. уступили место стеклянным, отражательной поверхностью к-рых являлись тонкие слои металлов, нанесённых на стекло. Первоначально небольшие 3. неправильной формы получали, наливая в стеклянный сферический сосуд расплавленный металл, к-рый, застывая, образовывал отражающий слой (после охлаждения сосуд разрезали). Первые стеклянные .3. значительных размеров изготовляли нанесением на стекло ртутно-оловянной амальгамы. Впоследствии этот вредный для здоровья работающих способ был заменён хим. серебрением, основанным на способности нек-рых соединений, содержащих альдегидную группу, восстанавливать из растворов солей серебро в виде металлич. плёнки. Наиболее распространённый технологич. процесс произ-ва 3. серебрением состоит из след. осн. операций: удаления с поверхности стекла загрязнений и продуктов коррозии, нанесения центров осаждения серебра, собственно серебрения и нанесения защитных покрытий на отражающий слой. Обычно толщина серебряной плёнки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимич. защиты отражающею слоя его покрывают медной плёнкой, соизмеримой по толщине с серебряной. На медную плёнку наносят лакокрасочные материалы - поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механич. повреждения защитного слоя. 3. технич. назначения изготовляют с отражающими плёнками из золота, палладия, платины, свинца, хрома, никеля и др.
3. изготовляют также способами металлизации стекла катодным распылением и испарением в вакууме. Особенное распространение получает термич. испарение алюминия в вакууме при давлении 6,7*10-2-1,3*10-3 н/м* (5*10-4-10-5мм рт. ст.). Испарение алюминия осуществляется со жгутов из вольфрамовой проволоки либо из жаропрочного тигля. Подготовка поверхности стекла к алюминированию выполняется ещё более тщательно, чем перед хим. серебрением, и включает обезвоживание и обработку электрич. разрядом при значении вакуума 13,3 н/м2(10-1мм рт. ст.). Толщина алюминиевой плёнки для получения 3. с макс. отражательной способностью должна составлять не менее 0,12 мкм. Благодаря повышенной хим. стойкости алюминированные 3. иногда используются как поверхности наружного отражения, к-рые защищаются оптически прозрачными слоями А12О3, SiO2, MgF2, ZnS и др. Обычно же слой алюминия покрывается непрозрачными лакокрасочными материалами, такими же, как и при серебрении. Нек-рая неравномерность по спектру и ухудшение отражат. способности алюминированных 3. по сравнению с посеребрёнными оправданы значит. экономией серебра при массовом произ-ве 3.
Способами катодного распыления и термич. испарения могут быть получены 3. с плёнками большинства металлов, а также диэлектриков. Об изготовлении высокоточных оптич. 3. больших размеров см. в ст. Рефлектор.
Применение 3. в науке, технике и медицине. Свойство вогнутых 3. фокусировать параллельный их оси пучок света используется в телескопах-рефлекторах. На обратном явлении - преобразовании в 3. пучка света от источника, находящегося в фокусе, в параллельный пучок - основано действие прожектора. 3., применяемые в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркально-линзовых систем. В лазерах 3. применяют в качестве элементов оптических резонаторов. Отсутствие хроматических аберраций обусловило использование 3. в монохроматорах (особенно инфракрасного излучения) и мн. др. приборах.
Помимо измерит. и оптич. приборов, 3. применяют и в др. областях техники, напр. в гелиоконцентраторах, гелиоустановках и установках для зонной плавки (действие этих устройств основано на свойстве вогнутых 3. концентрировать в небольшом объёме энергию излучения). В медицине из 3. наиболее распространён лобный рефлектор - вогнутое 3. с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. 3. многообразных конструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т. д.
Лит.: Слюсарев Г. Г., Методы расчёта оптических систем, М.-Л., 1937; 3оннефельд А., Вогнутые зеркала, пер. с нем., М.-Л., 1935; Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, М. -Л., 1946; Винокуров В. М., Химические методы серебрения зеркал, М., 1950; Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, ч. 2, М.-Л., 1952; Розенберг Г. В.. Оптика тонкослойных покрытий, М., 1958; Данилин Б. С., Вакуумное нанесение тонких пленок, М., 1967; Глюк И., И все это делают зеркала, пер. с англ., М.. 1970. И. И. Борисова, В. Н. Рождественский.
ЗЕРКАЛО ВОД, водная поверхность рек, озёр и др. водоёмов или поверхность подземных ненапорных вод. В последнем случае за 3. в. принимается верх. граница (поверхность) безнапорных подземных вод в водоносном пласте. Зеркало подземных вод наклонено в направлении движения воды и в сглаженном виде отражает рельеф поверхности. В случае, если подземные воды заполняют замкнутые понижения водоупорного ложа, их поверхность принимает горизонтальное положение. Очертания зеркала подземных вод в плане изображаются на карте с помощью гидроиэогипс.
ЗЕРКАЛО ГОРЕНИЯ, поверхность слоя горящего топлива в слоевых топках. Одна из характеристик слоевых топок - кол-во тепла на 1 м2 3. г. [в совр. топках составляет 2,5-6,3 Гдж/м2*ч (600-1500 тыс. ккал/м2*ч)].
ЗЕРКАЛО СКОЛЬЖЕНИЯ, гладкая поверхность горных пород, возникающая обычно при тектонич. перемещениях и образовании надвигов, сбросов и др. разрывных дислокаций. Кроме полировки, являющейся следствием трения соприкасающихся поверхностей разрыва сплошности пород, на 3. с. наблюдаются штрихи и бороздки, расположенные в направлении последнего перемещения по разрыву.
ЗЕРКАЛЬНАЯ АПЛАНАТИЧЕСКАЯ АНТЕННА, двухзеркальная антенна с управляемым изменением (сканированием) направления максимума диаграммы направленности, при к-ром форма диаграммы направленности остаётся постоянной. 3. а. а. применяют преим. в радиолокации и радионавигации для волн сантиметрового диапазона. В 3. а. а. сканирование осуществляется перемещением облучателя по нек-рой оптимальной фокальной кривой при неподвижных зеркалах (рис.). Энергия, подводимая к облучателю, направляется на вспомогат. зеркало, от к-рого она отражается на гл. зеркало. Размеры последнего определяют ширину диаграммы направленности. Вспомогат. зеркало выполняется в виде системы линейных проводов, ориентированных параллельно вектору напряжённости электрич. составляющей электромагнитного поля облучателя. Вектор напряжённости электрич. составляющей поля, отражённого от гл. зеркала, направлен перпендикулярно проводам вспомогат. зеркала и поэтому свободно проходит через него. Такой поворот плоскости поляризации поля, отражённого от гл. зеркала, осуществляется соответствующим выполнением последнего.
[926-9.jpg]
Схема хода лучей в зеркальной апланатической антенне: А - облучатель; В - вспомогательное зеркало; С -главное зеркало; B1, B2, В3 - точки отражения лучей от вспомогательного зеркала; C1, С2, С3 - точки отражения лучей от главного зеркала; D1, D2 D3 - точки пересечения продолжений лучей AB1, AB2, АВ3 с соответствующими им лучами C1,D1, C2D2,, C3D3; AD1 ,AD2, AD3 - фокусные расстояния лучен, определяемых соответственно углами ф1, ф2, ф3 ;иD -фокальная окружность.
Соотношение фокусных расстояний различных лучей определяет собой степень искажений диаграммы направленности при сканировании. Искажения получаются минимальными (антенна становится апланатической) при одинаковых фокусных расстояниях всех лучей.
Лит.: Фрадин А. 3., Антенны сверхвысоких частот, М., 1957, с. 295-301.
О. Н. Терёшин, Г. К. Галимов.
ЗЕРКАЛЬНАЯ ЛАМПА, лампа накаливания, часть поверхности колбы к-рой имеет зеркальное покрытие. Форма колбы выбирается такой, чтобы за счёт отражения от зеркального слоя получить требуемое распределение света. Невысокая точность формы колбы, получаемой выдуванием из стекломассы, вызывает ограниченную точность воспроизведения кривой распределения света. Для исключения бликов, особенно заметных при освещении на малых расстояниях, часть колбы, через к-рую выходит световой поток лампы, делают матовой. Зеркальными выполняют и нек-рые спец. лампы, требующие достаточно сложной кривой распределения света.
ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТРАЖЕНИЕ относительно данной плоскости а, преобразование пространства, при к-ром точке Р, расположенной по одну сторону от плоскости а, соответствует точка Р', расположенная по др. сторону от а так, что плоскость а перпендикулярна к отрезку РР' и проходит через его середину. 3. о. оставляет неподвижными точки плоскости а. Аналогичным образом определяется 3. о. оскости относительно данной её прямой. См. также Симметрия
.[926-10.jpg]
ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЕ СИСТЕМЫ, катадиоптрические системы, оптич. системы, содержащие как отражающие поверхности (зеркала), так и линзы. В нек-рых З.-л. с. зеркала выполняют чисто конструктивные функции (изменение направления светового пучка, уменьшение габаритов прибора и т. п.), не влияя на качество изображения. Примером таких систем могут служить зеркально-линзовые конденсоры микроскопов (см. Микроскоп). В др. случаях зеркала играют осн. роль в образовании
изображений, а линзы служат гл. обр. для исправления аберраций, вносимых зеркалами (см. Аберрации оптических систем). Оптические свойства зеркал не меняются при изменении длины волны падающего света (т. е. зеркала ахроматичны), поэтому З.-л. с. широко применяются в случаях, когда оптич. система должна обладать большим фокусным расстоянием и большим диаметром (объективы телескопов, длиннофокусные фо-тографич. объективы, геодезич. инструменты высокой разрешающей силы).
Одна из осн. областей применения З.-л. с.- астрономия (см. Зеркально-линзовый телескоп, Максутова телескоп, Менисковые системы, Шмидта телескоп, Супер-Шмидт). Сочетание зеркал разной формы и различных комбинаций линзовых компенсаторов позволило создать З.-л. с. с большими углом зрения и светосилой (рис. 1,а,б), уменьшить длину астрономич. приборов (рис. 1, в).
[926-11.jpg]
Рис. 1. Оптические схемы астрономических зеркально-линзовых систем с линзовыми компенсаторами аберраций: а - сверхсветосильный объектив с большим углом зрения (до 30°), применяемый для фотосъёмки движущихся небесных тел, напр. метеороз; исправлены все аберрации за исключением кривизны поля изображения; 6 - телескоп с параболоидальным зеркалом; исправление комы компенсатором У. Росса увеличивает поле зрения системы; в - система Г. Г. Слюсарева и В. С. Соколовой с параболическим большим зеркалом и сферическим малым; исправлены все аберрации, кроме дисторсии; длина системы значительно меньше её фокусного расстояния.
З.-л. с. используются в качестве светосильных (относит. отверстие до 1 : 0,8) фотографич. объективов (рис. 2, а) и телеобъективов.
[926-12.jpg]
Рис. 2. Оптические схемы зеркально-линзовых фотографических объективов: а - объектив конструкции Д. С. Волосова и Д. Ю. Гальперна с асферическим зеркалом и одним афокальным компенсатором; 6 - объектив, построенный по усложнённой схеме Кассегрена с двумя сферическими зеркалами и двумя афокальными компенсаторами (один - в параллельном пучке, второй - в сходящемся).
У этих систем сравнительно небольшое поле зрения, однако их разрешающая способность, как правило, выше, чем у линзовых объективов с такими же характеристиками. Поле зрения может быть несколько увеличено построением объектива по схеме рис. 2, б. С сер. 20 в. З.-л. с. начали применяться при конструировании объективов микроскопов.
Рис. 3. Оптические схемы иммерсионных зеркально-линзовых объективов микроскопов: а - конструкции В. А. Панова; б - конструкции Д. С. Волосова.
[926-13.jpg]
Типичные схемы приведенына рис. 3, а, б. Такие объективы обычно взаимозаменяемы с линзовыми, но обладают рядом преимуществ, особенно при исследовании в лучах, находящихся за пределами видимой области спектра (малость остаточной хроматической аберрации З.-л. с., обусловленная ахроматичностью зеркал, позволяет производить ф |
