1
Oglinzile
Fiind o ştiinţă
practică, optica trebuie să se bazeze pe un număr cât mai mare de
instrumente şi aparate care să satisfacă necesităţile practice date.
Aceste instrumente şi aparate sunt alcătuite din componente optice,
care, în raport cu tipul respectiv, îndeplinesc anumite funcţii bine
determinate.
Una dintre aceste
componente optice o reprezintă oglinzile.
În raport cu forma
suprafeţelor reflectate, oglinzile pot fi oglinzi plane sau oglinzi
sferice, acestea din urmă fiind concave sau convexe.
Ori de câte ori o
suprafaţă plană se caracterizează printr-un coeficient de reflexie
mare, aceasta poate fi considerată, din punct de vedere optic, o
oglindă plană.
Oglinzile plane pot fi
obţinute astfel:
1. prin depunerea unui strat reflectant pe una dintre
cele două feţe ale unui suport transparent, cu suprafeţele
plan-paralele şi de grosime convenabilă;
2. prin şlefuirea cât mai fină a suprafeţei plane a
unui suport netransparent cu feţele plan-paralele;
3. prin folosirea suprafeţei plane de separare dintre
două medii transparente cu indici de refracţie diferiţi, care poate
reflecta o mare parte din lumina incidentă.
Când suprafaţa plană
reflectă numai o parte din lumina incidentă, cealaltă parte fiind
transmisă, oglinda obţinută se numeşte oglindă semitransparentă sau
divizor de faşcicul.
Pentru mărirea
coeficientului de reflexie a unei oglinzi, suprafaţa reflectantă a
acesteia se acoperă cu un strat metalic subţire. Există diferite metode
folosite pentru depunerea stratului metalic, coeficienţii de reflexie
corespunzători depinzând de lungimea de undă (tabelul 1) şi de natura
materialului folosit.
Coeficienţii de reflexie ai oglinzilor acoperite cu straturi metalice
subţiri (%)
De regulă depunerile
se fac în vid foarte înalt, fie prin evaporare, fie prin pulverizare
catodică. Caracteristicile stratului metalic subţire, depus pe
suprafaţa oglinzii depind puternic de calitatea vidului la care se face
depunerea şi de rata de evaporare a materialului depus. Prin
îmbunatăţirea tehnologiei vidului şi calitatea oglinzilor a crescut
foarte mult. Factorii care afectează reflectanţa straturilor depuse
sunt:
• presiunea din camera de evaporare;
• rata de evaporare;
• grosimea stratului depus;
• temperatura suportului;
• unghiul de incidenţă sub care cad vaporii pe
suprafaţa care se acoperă;
• puritatea materialului depus;
• îmbătrânirea în contact cu aerul atmosferic.
Dacă depunerile se fac
într-un vid mai bun de 10-6 torri, factorul cel mai important pentru
obţinerea unor straturi subţiri cu reflectanţă mare şi în domeniul
ultraviolet al spectrului este evaporarea rapidă. Straturile opace cu
grosimea de 600-700 Å trebuie obţinute în una sau două secunde.
Temperatura materialului pe care se fac depunerile nu trebuie să fie
mai mare de 50ºC, grosimea stratului depus trebuie să nu fie mai mare
de 1500 Å, iar unghiul de incidenţă al depunerii să nu fie mai mare de
30º. Efectul unor depuneri incorecte se manifestă prin micşorarea
coeficientului de reflexie, când lungimea de undă scade, domeniul
ultraviolet fiind mult mai afectat decât domeniul infraroşu.
Constantele optice
care influenţează proprietăţile optice ale metalelor folosite pentru
depuneri de straturi subţiri, sunt indicele de refracţie, n şi
coeficientul de absorbţie α.
Constantele optice şi reflectanţa la incidenţă normală
Metalul
În ultimul timp, peste
stratul reflectant metalic se depune un strat protector, care, pe lângă
rolul de a proteja stratul metalic, conduce şi la creşterea
proprietăţilor reflectante ale oglinzilor. Stratul protector este un
strat dielectric. Folosindu-se perechi de astfel de straturi
dielectrice protectoare, convenabil alese, se obţin cele mai bune
performanţe.
Ca material cu indice
de refracţie mare folosit pentru depunerea straturilor dielectrice se
foloşeste dioxidul de ceriu cu indicele de refracţie cuprins în
domeniul 2.3 - 2.4. Ca materiale cu indicii de refracţie mici se
folosesc MgF2 ( n=1.38 ), Al2O3 ( n=1.46 ) şi SiO3 ( n=1.55 ). O
protecţie foarte bună şi o creştere a reflectanţei se obţin folosind
perechile de straturi Al2O3 + TiO2. În domeniul ultraviolet sunt
recomandate perechile de materiale MgF2 + ThO2 si SiO2 + ThO2.
Deoarece în domeniul
infraroşu al spectrului reflectanţa oglinzilor acoperite cu straturi
metalice este de aproximativ 99%, nu se pune problema îmbunătăţirii
reflectanţei prin folosirea unor straturi protectoare care să crească
reflectanţa.
Imaginile obiectelor
luminoase, formate de oglinzile plane, sunt imagini virtuale,
asemănătoare cu obiectul şi situate la distanţă egală, în spatele
oglinzii. De reţinut este faptul că imaginea unui obiect orientat
dreapta va fi orientat stânga.
Imaginile luminoase,
formate de oglinzile sferice, depind de condiţia dacă oglinda este
concavă sau convexă şi de distanţa de la obiect la oglindă. Modul de
obţinere a imaginilor este, în linii mari, analog celui pe care l-am
prezentat în cazul suprafeţelor sferice, numai că în cazul oglinzilor
trebuie folosită legea reflexiei. Imaginea dată de o oglindă sferică
este, din anumite puncte de vedere, superioară imaginii date de o
lentilă, în special dacă nu se iau în vedere efectele cromatice.
Imaginea virtuală dată de o oglindă plană
Reflectarea unui fascicul de lumină de o oglindă concavă
şi de către o oglindă convexă
Bibliografie:
• Emil I. Toader, Virgil Spulber, „Optica”
Editura Tehnică, Bucureşti 1990
• L.Vlasov, D.Trifonov, „Optică geometrică”
Editura Ştiinţifică şi
Enciclopedică, Bucureşti 1985
• Silvia Jerghiuţă, Floarea Popa, “Optică tehnică”
Editura Document, Iaşi 2002
|