Зеркало оптическое - оптич. деталь (выполненная из
стекла, металла, ситалла или пластмассы), одна из поверхностей к-рой
обладает правильной формой, покрыта отражающим слоем и имеет
шероховатость, не большую сотых долей длины волны
света. В зависимости от типа покрытия различают 3. металлизированные, в
к-рых отражающее покрытие выполнено из алюминия, серебра, золота и др.
металлов, и 3. диэлектрические с отражающим покрытием, образованным
чередованием тонких слоев диэлектриков, напр., сернистого цинка, трёхсернистого цинка и т. п. Действие последних основано на явлении интерференции света, возникающей в тонких слоях (см. Оптика тонких слоев
).Вследствие этого диэлектрич. 3. обладают ярко выраженной
селективностью - способностью отражать свет узкого спектрального
диапазона, а также поляризацией.
Качество 3. тем выше, чем ближе форма его поверхности к математически
правильной (сферич., цилиндрич., параболоидальной и т. д.). Широко
применяют также плоские 3,, к-рые служат для изменения направления
световых лучей в соответствии с законом отражения от плоской
поверхности. Положение изображения, даваемого 3., может быть получено из
общих законов геометрической оптики. Если отражающая поверхность обладает осью симметрии, то положение предмета и его изображения связаны с радиусом кривизны r у вершины О (рис. 1) соотношением: 1/s'+1/s= 2/r, где s - расстояние от вершины О 3. до предмета A, s' - расстояние до изображения А'.
Эта ф-ла строго выполняется в параксиальной области, т. е. при
бесконечно малых углах лучей, образуемых с осью 3. Бесконечно малый
отрезок прямой длиной l, перпендикулярной оси, изображается отрезком прямой l', также перпендикулярным оси, причём l' = ls'/s. Если предмет находится на бесконечности, то s' равно фокусному расстоянию 3.: s'=f'
= r/2. Фокальная плоскость находится на расстоянии r/2 от вершины 3.
Зеркала обладают всеми аберрациями, свойственными обычным оптич.
системам (см. Аберрации оптических систем
),за исключением хроматических. Последнее обстоятельство делает
особенно ценным применение 3. в астр. телескопах, в монохроматорах
(особенно ИК) и др. приборах.
Приведём выражение для аберрации в изображении бесконечно удалённого
точечного источника, полученного с помощью одиночного 3. Если
меридиональный луч образует с осью 3. угол w (рис. 2), то расстояние FA' между осью и точкой А' пересечения лучом
фокальной плоскости FA'=f' tg w+z, где z - поперечная аберрация, определяемая ур-нием:
где х - расстояние от вершины 3. до входного зрачка, w'=h/f', е
- эксцентриситет меридионального сечения поверхности 3. Все величины на
рис. 2 положительны. Первый член в ур-нии (*), пропорциональный w'3, описывает сферическую аберрацию, второй - кому, третий определяет астигматизм и кривизну поля изображений, четвёртый - дисторсию.
Для 3., применяемых в телескопах, центр входного зрачка совпадает с вершиной О 3. (х=0), тогда ф-ла (*) принимает вид
8(z/f' )= -w'3(1-е2)+6w' w - 8w'w2.
Для сферич. 3. (е=0)
z/f' = - 1/8 w'3 +3/4w'2w-w'w2
Для параболич. 3. (е=1)
z/f' = 3/4w'2w-w'w2,
т. е. сферич. аберрация отсутствует.
Из ф-лы (*) также вытекает известное свойство сферич. 3., центр входного
зрачка к-рого совпадает с центром кривизны 3., а именно, у него
отсутствуют все аберрации, кроме сферической и кривизны поля
изображения. Действительно, при х=r и е=0 ф-ла (*) принимает вид
8z/f' = - w'3 +4w'w2.
Этим свойством пользуются в зеркально-линзовом телескопе, состоящем из
сферич. 3. и коррекционной пластинки, помещённой во входном зрачке для
исправления сферич. аберрации 3. Эллипсоидальные 3. применяются в тех
случаях, когда следует безаберрационно изобразить точку оси, находящуюся
на конечном расстоянии от 3., в др. точку оси. Обе точки являются
фокусами эллипсоидальной поверхности. Тем же свойством обладают
гиперболоидальные поверхности для случая, когда одна из точек мнимая,
как это происходит, напр., в системе телескопа Кассегрена. В прожекторах
и зеркально-линзовых оптич. системах применяют также 3., представляющие
собой линзы, задняя сторона к-рых является отражающей. 3. широко
используют в оптич. интерферометрах ,а также в оптических резонаторах
лазеров.
3. должно иметь высокий коэффициент отражения. Большими коэф. отражения
обладают металлич. поверхности: алюминиевые в диапазонах УФ, видимом и
ИК, серебряные - в видимом и ИК, золотые - в ИК. Отражение от любого
металла сильно зависит от длины волны света l: с её увеличением коэф.
отражения возрастает для нек-рых металлов до 99% и более.
Коэф. отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов,
напр., стекло с показателем преломления n=1,5 отражает всего 4%
(подробнее см. в ст. Отражение света ).Однако, используя интерференцию света
в многослойных комбинациях прозрачных диэлектриков, можно получить
отражающие поверхности (в относительно узкой области спектра) с коэф.
отражения более 99% не только в видимом диапазоне, но и в УФ, что
невозможно с металлич. поверхностями.
Наиб. распространённый способ изготовления 3.- нанесение отражающих
металлич. или диэлектрич. покрытий на полированную стеклянную
поверхность катодным распылением или испарением в вакууме.
В последнее десятилетие разрабатываются способы изготовления больших
параболоидальных зеркал (для телескопов) из отд. малых зеркал, положение
к-рых автоматически регулируется т. о., чтобы отражённый ими свет
звезды собирался в одну точку (см. Адаптивная оптика ).Это позволяет в значит. степени компенсировать искажения, производимые турбуленцией в атмосфере.
Литература по оптическим зеркалам
Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 2, М.- Л., 1952;
Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, 2 изд.. Л.,
1979;
Современный телескоп, М., 1968; Пейсахсон И. В., Оптика
спектральных приборов, Л., 1970.
Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет) При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 1011 раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов. Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
