Reflexia in oglinda - Cum este interpretat acest fenomen din punct de vedere al Fizicii

  Fiind o stiinta practica, optica trebuie sa se bazeze pe un numar cat mai mare de instrumente si aparate care sa satisfaca necesitatile practice date. Aceste instrumente si aparate sunt alcatuite din componente optice, care, in raport cu tipul respectiv, indeplinesc anumite functii bine determinate.
   Una dintre aceste componente optice o reprezinta oglinzile.
Π n raport cu forma suprafetelor reflectate, oglinzile pot fi oglinzi plane sau oglinzi sferice, acestea din urma fiind concave sau convexe.
   Ori de cate ori o suprafata plana se caracterizeaza printr-un coeficient de reflexie mare, aceasta poate fi considerata, din punct de vedere optic, o oglinda plana.
   Oglinzile plane pot fi obtinute astfel:
   1.prin depunerea unui strat reflectant pe una dintre cele doua fete ale unui suport transparent, cu suprafetele plan-paralele si de grosime convenabila;
   2.prin slefuirea cat mai fina a suprafetei plane a unui suport netransparent cu fetele plan-paralele;
   3.prin folosirea suprafetei plane de separare dintre doua medii transparente cu indici de refractie diferiti, care poate reflecta o mare parte din lumina incidenta.
   Cand suprafata plana reflecta numai o parte din lumina incidenta, cealalta parte fiind transmisa, oglinda obtinuta se numeste oglinda semitransparenta sau divizor de fascicul.
   Pentru marirea coeficientului de reflexie a unei oglinzi, suprafata reflectanta a acesteia se acopera cu un strat metalic subtire. Exista diferite metode folosite pentru depunerea stratului metalic, coeficientii de reflexie corespunzatori depinzand de lungimea de unda (tabelul 1) si de natura materialului folosit.
   De regula depunerile se fac in vid foarte inalt, fie prin evaporare, fie prin pulverizare catodica. Caracteristicile stratului metalic subtire, depus pe suprafata oglinzii depind puternic de calitatea vidului la care se face depunerea si de rata de evaporare a materialului depus. Prin imbunatatirea tehnologiei vidului si calitatea oglinzilor a crescut foarte mult. Factorii care afecteaza reflectanta straturilor depuse sunt:
- presiunea din camera de evaporare;
- rata de evaporare;
- grosimea stratului depus;
- temperatura suportului;
- unghiul de incidenta sub care cad vaporii pe suprafata care se acopera;
- puritatea materialului depus;
- imbatranirea in contact cu aerul atmosferic.
   Daca depunerile se fac intr-un vid mai bun de 10-6 torri, factorul cel mai important pentru obtinerea unor straturi subtiri cu reflectanta mare si in domeniul ultraviolet al spectrului este evaporarea rapida. Straturile opace cu grosimea de 600-700 Å trebuie obtinute in una sau doua secunde. Temperatura materialului pe care se fac depunerile nu trebuie sa fie mai mare de 50ºC, grosimea stratului depus trebuie sa nu fie mai mare de 1500 Å, iar unghiul de incidenta al depunerii sa nu fie mai mare de 30º. Efectul unor depuneri incorecte se manifesta prin micsorarea coeficientului de reflexie, cand lungimea de unda scade, domeniul ultraviolet fiind mult mai afectat decat domeniul infrarosu.
   Constantele optice care influenteaza proprietatile optice ale metalelor folosite pentru depuneri de straturi subtiri, sunt indicele de refractie, n si coeficientul de absorbtie α.
   În ultimul timp, peste stratul reflectant metalic se depune un strat protector, care, pe langa rolul de a proteja stratul metalic, conduce si la cresterea proprietatilor reflectante ale oglinzilor. Stratul protector este un strat dielectric. Folosindu-se perechi de astfel de straturi dielectrice protectoare, convenabil alese, se obtin cele mai bune performante.
   Ca material cu indice de refractie mare folosit pentru depunerea straturilor dielectrice se foloseste dioxidul de ceriu cu indicele de refractie cuprins in domeniul 2.3 - 2.4. Ca materiale cu indicii de refractie mici se folosesc MgF2 ( n=1.38 ), Al2O3 ( n=1.46 ) si SiO3 ( n=1.55 ). O protectie foarte buna si o crestere a reflectantei se obtin folosind perechile de straturi Al2O3 + TiO2. În domeniul ultraviolet sunt recomandate perechile de materiale MgF2 + ThO2 si SiO2 + ThO2.
   Deoarece in domeniul infrarosu al spectrului reflectanta oglinzilor acoperite cu straturi metalice este de aproximativ 99%, nu se pune problema imbunatatirii reflectantei prin folosirea unor straturi protectoare care sa creasca reflectanta.
  Imaginile obiectelor luminoase, formate de oglinzile plane, sunt imagini virtuale, asemanatoare cu obiectul si situate la distanta egala, in spatele oglinzii. De retinut este faptul ca imaginea unui obiect orientat dreapta va fi orientat stanga.
   Imaginile luminoase, formate de oglinzile sferice, depind de conditia daca oglinda este concava sau convexa si de distanta de la obiect la oglinda. Modul de obtinere a imaginilor este, in linii mari, analog celui pe care l-am prezentat in cazul suprafetelor sferice, numai ca in cazul oglinzilor trebuie folosita legea reflexiei. Imaginea data de o oglinda sferica este, din anumite puncte de vedere, superioara imaginii date de o lentila, in special daca nu se iau in vedere efectele cromatice.


  SURSA 02

   Oglinzile sferice
   Oglinzile sferice sunt calote de sfera, foarte bine lustruite, de obicei metalizate, care reflecta practic toata lumina ce cade asupa lor. Daca suprafata reflectanta este interiorul sferei, poarta numele de oglinda concava, iar daca este partea exterioara a sferei, poarta numele de oglinda convexa. Centrul sferei in care se inscrie calota poarta numele de centru de curbura, iar polul calotei ce constituie oglinda, se numeste varful oglinzii. Dreapta care trece prin centrul de curbura si prin varful oglinzii se numeste ax optic principal, spre deosebire de celelalte drepte care trec doar prin centrul de curbura al oglinzii si care se numesc axe optice secundare.

   Reflexia in oglinzi sferice
   Focarul principal al unei oglinzi sferice concave, este punctul de pe axul optic principal in care converg, dupa reflexie, toate razele care au venit spre oglinda in mod paralel fata de axul optic principal (de la infinit).
   Focarul este numit "real" daca razele de lumina converg si se intalnesc in punctul respectiv. Focarul virtual apare in cazul oglinzilor convexe, de pe care razele reflectate pornesc diferegent. Focarul acestor oglinzi se determina prin prelungirea razelor reflectate in partea opusa a suprafetei. Intrucat razele de lumina reflectate nu trec prin acest punct, focarul poarta numele de focar "virtual".
   Oglinzile concave au un focar real, in schimb, oglinzile convexe au focar virtual.
   Distanta din varful oglinzii pana la focar poarta numele de distanta focala. Avind in vedere ca normala in punctul de reflexie al unei raze de lumina pe suprafata oglinzii este insasi raza de curbura si aplicind aproximatia lui Gauss, se poate demonstra ca distanta focala:
f = R/2
unde R = raza de curbura a oglinzii
   De asemenea, se poate demonstra ca pentru grupe de fascule paraxiale, locul geometric al focarelor secundare este un plan perpendicular pe axul optic principal, de aceea denumit si plan focal.

   Formula oglinzilor sferice concave
   Se poate demonstra ca unui punct aflat la distanta p1 de varful oglinzii, ii corespunde un punct conjugat (in imagine), aflat la o distanta p2 de varf conform ecuatiei (punctelor conjugate):
1/p1 + 1/p2 = 1/f
unde f = distanta focala a oglinzii
   De aici se poate observa ca pentru un punct aflat la infinit, punctul conjugat va fi localizat in f, ceea exprima faptul ca focarul este punctul de pe axul optic in care converg toate razele provenite de la un punct situat pe axul optic si localizat la infinit.
   Sa consideram acum un obiect real O, de inaltime i1, aflat in fata unei oglinzi concave, intre centru si infinit, la distanta p1. Se cere sa se afle la ce distanta se va forma imaginea obiectului O si cat va fi de mare in raport cu inaltimea i1.

   Marirea transversala in oglinzile concave
   Din aplicarea ecuatiei punctelor conjugate, se poate demonstra ca: i2/i1 = p2/p1Raportul i2/i1 poarta numele de marire liniara si este foarte util in macrofotografie. Raportul este subunitar daca obiectul este situat dincolo de centrul de curbura, este unitar daca obiectul este situat chiar in centrul de curbura si supraunitar daca este intre centrul de curbura si focarul oglinzii.Reflexia in oglinzile convexeIn ceea ce priveste oglinzile convexe, cele de mai sus raman valabile, cu singura deosebire ca imaginea obtinuta este virtuala, iar in ecuatia punctelor conjugate distanta de la oglinda la imaginea virtuala se introduce cu semnul minus (-).

   SURSA 03

   Oglinda - lumea privita invers
   Ne-ar fi greu daca am trai fara oglinzi, fie numai pentru a sti cum ne oglindim in ochii altora. Oglinda este reperul propriei noastre imagini exterioare, o reflectare virtuala a realita tii palpabile. Tot o oglinda a realitatii, a acelei realitati de dincolo de obiecte si aparente este si arta plastica.
Oglinda este o masura a dimensiunii umane. De la oglinda mica de poseta, menita a corecta prin adaosuri cosmetice micile imperfe tiuni faciale, pana la oglinzile somptuoase de salon, destinate amplificarii spatiilor prin iluzii vizuale exista gradatii numeroase de utilizare a acestui obiect de reflectare a vizibilului. O imagine in oglinda, oricat de adevarata ar parea, nu este insa reala. In primul rand totul apare in oglinda invers din punctul de vedere al reperelor stanga-dreapta. Sunt oglinzi concave sau convexe care deformeaza si distorsioneaza imaginile reflectate, in timp ce sisteme de oglinzi pot reda imagini multiple sau realitati iluzorii. Patrunsi in lumea inselatoare a oglinzilor putem trai experiente de viata asemeni personajului Alice din povestirile fantastice ale lui Lewis Caroll.
   Poate cea mai veche oglinda din lume este o suprafata perfect linistita de apa. Intr-o astfel de oglinda, conform unui mit antic grecesc, s-ar fi privit frumosul tanar Narcis, ajungand sa se indragosteasca de propriul chip, in asemenea masura incat a ramas langa apa care-i reflecta infatisarea pana s-a stins de epuizare. In urma sa a rasarit o floare, denumita de atunci narcisa. Subiectul a fost deseori abordat in artele plastice, poate ca o metafora insasi a artei privite ca oglindire a frumosului din realitate. Una din cele mai recente compozitii pe aceasta tema se datoreaza artistului roman Nicolae Maniu.
   Oglinda este un element compozitional mult utilizat de pictori, inca din cele mai vechi timpuri. Ambiguitatea si iluzia imaginii reflectate de oglinda au prilejuit artistilor numeroase subiecte plastice. Una dintre cele mai folosite teme a fost imaginea femeii care se gateste la oglinda, mandra de frumusetea sa. Tablouri memorabile cu acest subiect au realizat Giovanni Bellini cu a sa "Tanara femeie la oglinda", Rubens - "Venus la oglinda", Velazquez - "Venus si Amor la oglinda" si mai recent Christoffer Eckesberg - "Toaleta matinala".
   Alti artisti au cautat sensuri metaforice si cu conotatii filosofice ale oglinzii. Jan Van Eyck, marele precursor al picturii flamande, a pictat o oglinda in cunoscuta sa lucrare "Familia Arnolfini". Tabloul infatiseaza un proaspat cuplu marital: bancherul de origine italiana Arnolfini si tanara sa sotie. Redate frontal, in picioare, cele doua personaje sunt inconjurate de obiecte si detalii ale camerei nuptiale. Chiar daca nu se remarca de la prima privire, pe peretele din fundal este plasata o oglinda convexa care reflecta usor distorsionat siluetele sotilor, ca o prefigurare a viitoarei lor vieti comune sau ca o metafora a universului rotund al vietii conjugale.
   Peste secole, Diego Velazquez, corifeul artei spaniole a folosit o idee asemanatoare in capodopera sa "Las Meniñas". Tabloul de mari proportii reda vastul atelier de lucru al artistului. In fata unei panze uriase poate fi recunoscut chiar Velazquez cu pensula si paleta in maini. In atelier este prezenta si infanta Margarita inconjurata de mica sa curte de bone, domnisoare de onoare, bufoni, pitici si caini. Veselia grupului contrasteaza cu seriozitatea artistului. Ceea ce este remarcabil insa ca element original in acest tablou este oglinda plasata pe peretele din fundal care reflecta portretele suveranilor, regele si regina Spaniei care pozeaza artistului, fiind plasati in afara tabloului, in punctul in care se afla privitorul. Universul magic al creatorului devine astfel rotund, prilejuindu-ne o viziune panoramica si asupra a ceea ce nu vedem direct. Oglinda este in acest caz elementul care simbolizeaza faptul ca realitatea si adevarul se intind dincolo de capacita tile noastre de perceptie.
   Aceasta idee a lumii transcendente pe care o intrezarim doar cu ochii min tii apare si intr-o lucrare de Georges de La Tour, maestrul clarobscurului francez din secolul al XVII-lea, intitulata "Maria Magdalena pocaindu-se". Tabloul o infatiseaza pe sfanta meditand asupra desertaciunilor lumesti in fata unei lumanari aprinse. O oglinda plasata in apropiere reflecta imaginea lumanarii, sugerand faptul ca adevarul suprem nu apartine lumii imediate, palpabile, materiale, ci celei de dincolo de viata si de moarte, o realitate pe care o putem vedea in oglinda, daca avem ochii mintii si ai sufletului pregati ti.
   Francesco Mazzola, zis si Parmigiannino, copilul teribil al manierismului italian, a pictat un autoportret de tinere te reflectat intr-o oglinda convexa. In dorinta de a oferi o mostra de virtuozitate artistica, Parmigiannino reda cu extrema acurate te deformarile provocate de reflexia imaginii pe o suprafa ta convexa.
   Totodata intentia sa este de a pune in discutie legile perspectivei, care oricat de bine structurate ar fi, nu pot reda in intregime complexitatea realitatii.
   Un demn urmas al lui Parmigiannino in privinta iluziilor optice a fost artistul olandez Mauritz Cornelisz Escher, pana nu demult contemporanul nostru, care a realizat o suita remarcabila de autoportrete reflectate de sfere-oglinda, in egala masura probe de virtuozitate si metafore filosofice.
Lumea onirica, ce nu se supune legilor comune ale fizicii si logicii, atat de draga pictorilor suprarealisti din prima jumatate a secolului al XX-lea, nu putea sa se lipseasca de aportul oglinzilor, element prin excelen ta iluzoriu.
   Réne Magritte, reprezentantul de frunte al suprarealismului belgian, a creat o oglinda stranie in tabloul sau "Reproducerea interzisa". Oglinda nu reda, cum ar fi de asteptat, imaginea virtuala, inversata de la stanga la dreapta a personajului reflectat, ci spatele figurii, chiar daca aceasta priveste cu fata. Intreaga existenta este ilogica, de ce ar fi atunci oglinzile logice, vrea parca sa sugereze parabola.
   Un alt mare suprarealist, Salvador Dali a fost un impatimit al oglinzilor si al calambururilor vizuale. In multe tablouri ale sale sunt prezente oglinzi ca repere ale ambiguitatii lumii vizibile. Unul dintre cele mai cunoscute este cel in care se reprezinta pe sine din spate, pictand-o pe sotia sa Gala, vazuta tot din spate. Le putem recunoaste si identifica figurile gratie unei oglinzi plasate in fata lor, care le reflecta trasaturile. Unde se termina realitatea si unde incepe iluzia? Se pare ca aceasta granita este greu perceptibila.
   Michelangelo Pistoletto, un pictor italian contemporan, foloseste oglinda chiar ca suport de lucru pentru tablou. Contrar confra tilor sai, el nu picteaza pe panza ci pe suprafete perfect polizate de aluminiu care devin astfel adevarate oglinzi. Personajele sale sunt pictate in marime naturala in maniera hiperealista pe aceste oglinzi. Privitorul tabloului vede astfel personajul pictat de artist in acelasi timp cu imaginea sa reflectata de suprafa ta de oglinda inconjuratoare. In acest fel privitorul sau privitorii ajung sa faca parte chiar din compozi tie, alaturi de figurile pictate. In aceasta viziune tabloul devine atat iluzie, cat si realitate.
   Oglinda inceteaza de a mai fi un simplu obiect care reflecta imagini, fiind adesea o poarta catre dimensiuni si lumi paralele.
   Arta magiei si unele discipline ezoterice dau o mare importan ta oglinzilor ca instrumente de lucru. Vechile precepte chineze Feng Shui recomanda folosirea oglinzilor in contracararea fortelor malefice ale ambientului si in amplificarea energiilor benefice. Folosite in optica, in astronomie, in arhitectura si ambientare spatiala, oglinzile fac parte din recuzita cotidiana aproape indispensabila.
   Creatoare de iluzii, deformand sau distorsionand imagini, dubland sau amplificand la nesfarsit spatii si dimensiuni, oglinda ramane insa pentru cei mai multi dintre noi modalitatea de reflectare a realitatii si adevarului, perfect sintetizata in sintagma: "ochii sunt oglinda sufletului."

sursa:ipedia.ro