Specchio
Uno specchio è una superficie riflettente sufficientemente lucida da permettere la riflessione di immagini. Il tipo più noto è lo specchio piano, usato tutti i giorni per specchiarsi, ma specchi sono usati in molte applicazioni e diverse forme.
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Caratteristiche ottiche
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In uno specchio piano un fascio di raggi luminosi paralleli viene deviato ma si mantiene il parallelismo dei raggi. Ciascun raggio che colpisce lo specchio viene riflesso di un angolo di un angolo identico a quello di incidenza. per esempio se un raggio giunge con una angolazione di 30° rispetto alla verticale del punto di incidenza, esce con un angolo di 30° dalla parte opposta alla verticale.
L'immagine vista attraverso uno specchio è detta virtuale, in quanto sembra provenire da una direzione diversa rispetto all'oggetto e non può essere proietta su uno schermo.
Contrariamente a quanto ritenuto comunemente, lo specchio non capovolge le immagini da destra a sinistra e viceversa, ma tra fronte e retro. I raggi di luce riflessi sono capovolti nella loro direzione ma il loro moto verso destra o sinistra oppure verso l'alto o il basso rimane inalterato. L'equivoco deriva al fatto che una persona vista nello specchio (anche noi stessi) sembra capovolta lateralmente rispetto a noi, invece è un'illusione dovuta al fatto che noi vediamo la parte destra del corpo sulla destra dello specchio (lo specchio non inverte) mentre invece ce la aspetteremmo a sinistra perché immaginiamo istintivamente di avere una persona reale di fronte, e viceversa.
Oltre allo specchio piano esistono specchi parabolici concavi, in cui un fascio di raggi luminosi che giungono paralleli all'asse di simmetria vengono riflessi tutti verso un punto dell'asse detto fuoco.
Esistono poi specchi sferici convessi, in cui i raggi luminosi paralleli vengono fatti divergere, con un punto di intersezione apparente all'interno della sfera. Guardando in questi specchi si vede all'interno della sfera una riproduzione in miniatura del mondo circostante.
Si noti che gli specchi sferici, sia concavi che convessi, non hanno un punto focale ben definito, ma soffrono del problema noto come aberrazione sferica.
Fabbricazione
I primi specchi realizzati nell'antichità erano semplici lastre di metallo, spesso argento, rame o bronzo, perfettamente lucidati.
Gli specchi moderni consistono in una lastra di vetro su cui è deposto un sottile strato di alluminio. Lo strato metallico è deposto sul lato opposto a quello riflettente ed è ricoperto da una vernice a scopo protettivo. In questo modo il delicato rivestimento è protetto dal vetro stesso, ma si ha una seconda riflessione minore causata dalla superficie frontale del vetro. Questo tipo i specchi riflette circa l'80% della luce incidente.
Impieghi e tipi
Per specchiarsi
L'utilizzo più intuitivo dello specchio è per specchiarsi, ovvero vedere l'immagine del proprio corpo, il proprio aspetto. Prima dell'invenzione dello specchio l'unico modo di conoscere la propria immagine era di guardarsi riflesso in acqua stagnante.
Negli strumenti ottici
Nei telescopi e altri strumenti sofisticati sono impiegati specchi ad alluminatura frontale, in cui cioè lo strato metallico è applicato dal lato riflettente del vetro. Questo elimina le doppie riflessioni e aumenta al 90-95% la proporzione di luce riflessa (a specchio nuovo), ma nello stesso tempo impone attenzioni nel maneggiare il delicato oggetto. A volte è impiegato l'argento ma più spesso l'alluminio, che riflette meglio a lunghezze d'onda minori, applicati in camere a vuoto. Spesso viene deposto anche uno strato protettivo sopra quello riflettente per prevenirne l'ossidazione e la corrosione. Il rivestimento necessita di essere rifatto periodicamente per mantenere elevate prestazioni, per questo gli osservatori astronomici dispongono a volte di laboratori di alluminatura. La riflettività di uno specchio è misurata con il riflettometro, ed è funzione della lunghezza d'onda impiegata e dal metallo. A volte si parla a questo proposito di specchi caldi o freddi. Lo specchio freddo riflette la luce visibile mentre è trasparente ai raggi infrarossi, mentre lo specchio caldo fa esattamente il contrario, riflettendo i raggi infrarossi. Nelle lampade alogene di tipo dicroico uno specchio riflettore freddo riflette la luce visibile in un fascio utile, mentre i raggi infrarossi inutili attraversano il riflettore e si disperdono sul retro della lampada.
Per applicazioni scientifiche particolari, per esempio nei laser, sono spesso usati specchi dielettrici, in cui sul vetro o più spesso altri materiali, è depositato uno strato di materiale dielettrico. selezionando opportunaente il materiale ed il suo spessore, si può predeterminare lo spettro luminoso riflesso e la riflettività. I migliori specchi di questo tipo arrivano a riflettere il 99,999% della luce incidente (in una gamma limitata di lunghezze d'onda).
Per aumentare la visibilità e la sicurezza
In tutti gli automezzi è presente uno o più specchi retrovisori, per permettere al guidatore di vedere i veicoli che precedono. Esistono anche occhiali da sole con piccoli specchi retrovisori installati ai lati.
Specchi convessi sono collocati in posizioni con scarsa visibilità (incroci, parcheggi) per consentire la visione degli altri automezzi. Lo stesso tipo di specchi è usato nei magazzini e negozi per sorvegliare aree più ampie, anche come ausilio per le telecamere a circuito chiuso.
Un sistema costituito da due specchi consente di guardare una scena senza esporsi direttamente. lo strumento così costituito, usato nei sommergibili e carri armati è il periscopio.
Gli specchi semitrasparenti
Gli specchi semitrasparenti sono così chiamati perché riflettono circa la metà della luce incidente, lasciando trasparire la restante. Sono realizzati deponendo sul vetro uno strato metallico spesso solamente poche decine di atomi. La trasmissione avviene in entrambi i sensi, per cui è necessario che il lato non riflettente sia rivolto verso una stanza buia perché lo specchio appaia come un normale specchio riflettente dall'altro lato. Una persona dal lato illuminato può specchiarsi e non vede dall'altro lato, mentre dalla stanza oscurata è possibile vedere nella prima stanza. È usato quindi dalla polizia per osservare nascostamente i sospetti o nei negozi per controllare i clienti.
Lo stesso specchio è usato in alcuni strumenti scientifici, dove è chiamato specchio semiargentato, per dividere in due un fascio luminoso. E' usato in particolare nell'interferometro.
Con funzione artistica e decorativa
Sugli alberi di Natale si usa collocare come decorazione sfere di vetro o altro materiale metallizzato, che agiscono come specchi sferici.
Specchi piani curvati in ario modo sono usati per distorcere grottescamente le immagini e divertire il pubblico nei parchi di divertimento.
Per inviare segnali
Utilizzando uno specchio è possibile riflettere la luce solare per inviare segnali luminosi su lunghe distanze, anche 60 Km nelle giornate serene. La tecnica era usata da tribù di nativi americani e diversi eserciti.
Categoria:Ottica