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