ЗЕРКАЛО ОПТИЧЕСКОЕ

ЗЕРКАЛО ОПТИЧЕСКОЕ

       

тело, обладающее полированной поверхностью правильной формы, способной отражать световые лучи с соблюдением равенства углов падения и отражения, и образующее изображения оптические предметов (в т. ч. источников света), положение к-рых может быть определено по законам геометрической оптики.

Наиболее распространены плоские З. о. В оптических системах применяются также выпуклые и вогнутые З. о. со сферич., параболоидальными, эллипсоидальными, тороидальными и др. отражающими поверхностями. Кач-во З. о. тем выше, чем ближе форма его поверхности к математически правильной. Микронеровности отражающих поверхностей З. о. должны быть малы по сравнению с длиной световой волны (см. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА). Максимально допустимая величина микронеровностей поверхностей определяется назначением З. о. Так, для астр. приборов она не должна превышать 0,1 наименьшей длины волны падающего на З. о. излучения, в то время как для прожекторных или конденсорных З. о., отражающих большие световые потоки, она может быть в 10—100 раз больше.

Неплоские З. о. обладают всеми присущими оптич. системам аберрациями, кроме хроматических (см. АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ). Плоское З. о.— единственная оптич. система, к-рая даёт полностью безаберрац. изображение (всегда мнимое) при любых падающих на него пучках света.

Рис. 1. Схема зеркала с параболоидальной поверхностью; l — предмет; l' — изображение предмета.

Положения предмета и его изображения, даваемого З. о. со сферич., параболоидальной или др. поверхностью, имеющей ось симметрии, связаны с радиусом кривизны r З. о, в его вершине О (рис. 1) соотношением: l/s+l/s' = 2/r, где s — расстояние от вершины З. о. до предмета А, s' — расстояние до изображения А'. Эта ф-ла строго справедлива лишь в предельном случае бесконечно малых углов, образуемых лучами света с осью З. о.; однако она явл. хорошим приближением и при конечных, но достаточно малых углах. Если предмет находится на бесконечно большом расстоянии, то s' равно фокусному расстоянию З. о.: s'=f'=r/2. Фокальная плоскость (см. ФОКУС) расположена на расстоянии r/2 от вершины З. о.

Рис. 2. Спектральные коэфф. отражения металлич. плёнок.

З. о. должно иметь высокий отражения коэффициент. Большими коэфф. отражения обладают металлич. поверхности: алюминиевые — в УФ, видимом и ИК диапазонах, серебряные — в видимом и ИК, золотые — в ИК. Отражение от любого металла сильно зависит от длины волны К света: с её увеличением коэфф. отражения возрастает для нек-рых металлов до 99% (рис. 2).

Коэфф. отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов (стекло с показателем преломления n=1,5 отражает всего 4%). Однако, используя интерференцию света в многослойных комбинациях прозрачных диэлектриков, можно получить отражающие (в относительно узкой области спектра) поверхности с коэфф. отражения более 99% не только в видимом диапазоне, но и в УФ, что невозможно получить от З. о. с металлич. поверхностями. Диэлектрич. З. о. состоят из большого числа (13—17) слоев диэлектриков попеременно с высоким и низким п. Оптическая толщина каждого слоя составляет l/4 (см. ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЕВ). Нечётные слои делаются из материала с высоким n (напр., из сульфидов цинка, сурьмы, окислов титана, циркония, гафния, тория), а чётные — из материала с низким n (фторидов магния, стронция, двуокиси кремния). Коэфф. отражения диэлектрич. З. о. зависит не только от l, но и от угла падения излучения. Наиболее распространённый способ изготовления З. о.— нанесение отражающих металлич. или диэлектрич. покрытий на полированную стеклянную поверхность катодным распылением или испарением в вакууме.

З. о., применяемые самостоятельно и в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркальных и зеркально-линзовых приборов. Безаберрационность плоских З. о. позволила широко использовать их для поворота светового пучка, автоколлимации, переворачивания изображений и т. д. Плоские З. о. используются также в зеркальной развёртке оптической и скоростной киносъёмке; З. о. входят в состав точнейших измерит. приборов, напр. интерферометров. С созданием лазеров З. <о. стали применяться в кач-ве отражающих плоскостей, оптических резонаторов. Отсутствие хроматин, аберраций в З. о. обусловило использование их в телескопах, монохроматорах (особенно ИК излучения) и во многих др. приборах.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.