Исследовательская работа по химии "Особенности изготовления зеркал" (химия 10 класс)

Исследовательская работа на тему: Особенности изготовления зеркал в зависимости от развития химической разные исторические периоды в науки Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 2» Выполнили: Костромина Алина,  Савватеева Александра,  1 ученицы  11 А класса МОБУ  СОШ № 2 Руководитель: Максимцева Светлана  Владимировна, учитель химии  МОБУ СОШ №2 г. Тында, 2015 г. 2 Оглавление Оглавление...........................................................................................................3 Введение.........................................................................................................5 Актуальность.................................................................................................6 Результаты анкетирования.........................................................................8 История зеркала..........................................................................................11 Реакция «серебряного зеркала»...............................................................16 Процесс изготовления современных зеркал..........................................21 Современное зеркало – это стекло и отражающий слой, нанесенный на   одну   его   сторону.   Зеркальное   полотно   в   наше   время   имеет несколько   технологий   изготовления.   Устаревшая   технология: берется   обычное   стекло,   из   него   заготавливается   необходимая форма,  края   шлифуют   и   сверлят   отверстия.  Поверхность   стекла должна   быть   идеально   чистой,   поэтому   ее   моют   специальным раствором.   Далее   производится   алюминиевое   напыление   и наносится   лакокрасочное   покрытие.   Этот   способ   дешев,   но использование   алюминиевых   зеркал   ограничено   их   малыми размерами....................................................................................................21 Отражение в зеркале..................................................................................23 Виды зеркал.................................................................................................25 Наряду с плоскими зеркалами, которыми мы обычно пользуемся, существуют   вогнутые   и   выпуклые.   Изогнутых   зеркал концентрируют   и   фокусируют   световые   лучи.   Если   в   фокусе подобного зеркала разместить источник света, то лучи, отразившись от   зеркала,   выйдут   из   него   ровным   и   мощным   пучком.   Это применяется в карманных фонариках...................................................25 Применение зеркал.....................................................................................27 3 1)Применение в быту..................................27 2)Зеркала в качестве рефлекторов..........27 3)Применение в научных приборах.........27 4)Устройства для безопасности, автомобильные и дорожные зеркала.......27 Заключение..................................................................................................29 Список использованной литературы......................................................30 Приложение 1..............................................................................................31 Приложение 2..............................................................................................32 Информация по уходу за зеркалом.........................................................32 4 Введение Зеркало – удивительный предмет. Глядя в него, никто уже не удивляется, и не задумывается, как и когда оно впервые появилось. Нас оно заинтересовало потому, что в 10 классе началось изучение органической химии и во время изучения   химических   свойств   альдегидов,   «реакция   серебряного   зеркала» была приведена в пример того, как можно получить уксусную кислоту, и как при этом серебро оседает на стенках сосуда. Сначала мы заинтересовались названием этой реакции. Действительно ли зеркала покрывают слоем серебра или используют что­то другое? Стали искать литературу по интересующему нас вопросу, посмотрели в сети  Internet, поговорили с учителем. В поисках ответа нам очень помогли книги «Химия» 10 класс О. С. Габриелян, Ф. Н. Маскаев, «Физика» 8 класс А. В. Перышкин. В результате поиска мы узнали, что в течение многих лет для изготовления зеркал   использовалась   ртуть.   Поскольку   пары   ртути   очень   ядовиты, производство  ртутных  зеркал  было  весьма  вредным. Было  опасно   держать такие   зеркала   в   жилых   помещениях.   Поэтому   ученые   продолжали   искать замену для ртути. Ее нашли французский химик Франсуа Птижан и великий немецкий ученый Юстус Либих. Они предложили заменить ртуть серебром. Либих   предложил   изготавливать   стеклянные   зеркала   с   серебряным покрытием. Впоследствии реакцию, которую открыл Либих, так и называли – реакция «серебряного зеркала». 5 Актуальность Когда мы узнали историю названия этой реакции, нам захотелось больше узнать о производстве зеркал, особенно о химических реакциях, проводимых для этого. Актуальность     нашей   работы   состоит   в   том,   что   мы   хотим   обратить внимание   наших   сверстников   на   историю   того   предмета,   без   которого невозможна наша повседневная жизнь. Эта   исследовательская   работа   дала   нам   возможность   более   глубоко   и тщательно   изучить   свойства   отдельных   химических   веществ,   особенно органических соединений. В данной работе мы постараемся осветить не только вопросы появления и эволюции   зеркала,   химические   реакции,   проводимые   для   его   изготовления сегодня, но также хотим объяснить явление отражения зеркал с точки зрения физики,  феномен   кривых   зеркал   и   расскажем   о   практическом   применении зеркал в настоящее время. Роль зеркал в нашей жизни неоценима. Исходя из этого, мы постарались создать   полноценный   информационный   ресурс,   который   возможно заинтересует наших сверстников. В  работе мы постарались соединить химию и   физику,   поэтому   считаем,   что   каждый   слушатель   в   ней   найдет   что­то интересное и полезное для себя. 6 Цель   работы:  установить   взаимосвязь   между   реакцией   «серебряного зеркала» и качеством видимого изображения в зеркальной поверхности. Задачи: 1) Изучить историю появления зеркал и их эволюцию. 2) Выявить взаимосвязи между характером покрытия зеркал и качеством изображения в них. 3) Определить действительно ли реакция «серебряного зеркала» ­ лучший вариант покрытия зеркал 4) Проинформировать   сегодняшнюю   молодежь   об   истории   развития   и процессе изготовления зеркал. 5) Составить   рекомендации   для   правильного   ухода   за   зеркальной поверхностью. Методы исследования:  1. Теоретический метод  исследования (изучение научно ­ популярной  литературы, систематизация, сравнение);  2. Эмпирический метод исследования (источниковедческий анализ,  анкетирование, диагностика). Объект исследования: зеркало. Предмет исследования: вещества, используемые для покрытия зеркал. Гипотеза:  будет   ли   достигнут   такой   же   эффект,   как   при   использовании реакции   «серебряного   зеркала»,   если   для   производства   зеркал использовать другие материалы?  7 Результаты анкетирования После того как, была собрана и проанализирована вся информация по этой теме, мы решили провести анкетирование, в ходе которого выяснить знают ли наши   сверстники   историю   эволюции   зеркала   и   реакцию   «серебряного зеркала».  Результаты анкетирования приведены ниже: 1) Сколько у вас в доме зеркал? 1 Одно 2 Два 3 Более двух 2) Как часто вы смотритесь в зеркало? 1 Редко 2 Очень часто 3 Не считал(а) 3) Что вы чаще всего используете в качестве зеркала? 1 Дисплей телефона 3 Любые стеклянные поверхности 2Мониторы компьютеров, экраны телевизоров 8 4) Представляете ли вы свою жизнь без зеркала? 1 Нет 2 Вполне 3 Да 5) Когда   появилось   первое   зеркало?   На   данный   вопрос   все   100% опрошенных ответили «Не знаю». 9) Как вы ухаживаете за своими зеркалами? Данный   вопрос   не   подразумевал   выбор   варианта   ответа,   но проанализировав   анкеты,   мы   решили   его   отобразить   в   виде   диаграммы, разделив   ответы   на   два   варианта:   1)   Никак   не   ухаживаю;   2)   Мою специальными средствами. 9 Проанализировав   данные   анкеты,   мы   пришли   к   выводу,   что   наши сверстники  не знают  историю   развития  зеркала,  процесс  его  изготовления, поэтому   одной   из   задач   нашего   исследование   является   информирование наших сверстников о такой обыкновенной вещи, как зеркало. 10 История зеркала Малый   энциклопедический   словарь   Ф.A.   Брокгауза   и  И.А.  Ефрона   дает следующее определение: «Зеркало – физическая, гладкая плоская или кривая поверхность, отражающая свет по определенным направлениям относительно падающего луча».  Археологи   обнаружили   первые   небольшие   зеркала   из   олова,   золота   или платины,   относящиеся   к  Каменному   веку.   Интересную   сферу   археологии представляют собой зеркала, популярные в Китае  дин. Хань. Эти бронзовые зеркала   отличаются   устойчивым   использованием   узора,   симметричные компоненты которого ориентированы по сторонам света. Первые   металлические   зеркала   из   бронзы   и   серебра   люди   начали изготавливать   в III   тысячелетии   до   н.э.   Они   были   широко   распространены у народов Древнего Востока, а позже – у древних греков и римлян. Последнее подтверждает большое количество полированных металлических пластинок, найденных   при   раскопках   Помпеи.   Уже   тогда   широко   использовали карманные  зеркальца, которые было  удобно  носить с  собой. Их  делали  из круглой пластинки металла: меди, серебра, золота и бронзы (сплава меди и олова). При   исследовании   древней   резиденции   египетских   фараонов в окрестностях   Каира   был   обнаружен   неглубокий   бассейн,   дно   которого некогда   было   залито   слоем   жидкой   ртути.   Возможно,   это   также   один   из образцов древних зеркал. Первые  стеклянные зеркала были созданы римлянами в 1 веке нашей эры: стеклянная   пластина   соединялась   со   свинцовой   подкладкой,   поэтому изображение   получалось   живее,   чем   на   металле.   Делалось   это   так:   мыли 11 спиртом   стекло,   очищали   его   тальком   и   затем   к   поверхности   плотно прижимали   оловянный   лист.   Сверху   наливали   ртуть   и,   дав   ей   постоять, сливали   избыток.   Образовавшийся   слой   амальгамы   заклеивали   или закрашивали. Такие зеркала оказались намного долговечнее металлических, поэтому   ремесленные   мастерские   перешли   на   выпуск   стеклянных   зеркал, отражающая поверхность которых была сделана из амальгамы олова (раствор олова Sn в ртути Hg). Современную историю зеркал отсчитывают с XIII века, а точнее — с 1240 года,   когда   в   Европе   научились   выдувать   сосуды   из   стекла.   Изобретение настоящего   стеклянного   зеркала   следует   отнести   к   1279   году,   когда францисканец Джон Пекам описал способ покрывать стекло тонким слоем свинца. Производство зеркала выглядело так. В сосуд через трубку мастер вливал   расплавленное   олово,   которое   растекалось   ровным   слоем   по поверхности стекла, а когда шар остывал, его разбивали на куски. Первое зеркало   было   несовершенным:   вогнутые   осколки   слегка   искажали изображение, но оно стало ярким и чистым. В   XIII   веке   в  Голландии  освоили   кустарную   технологию   производства зеркал. За ней последовали Фландрия и немецкий город мастеров Нюрнберг, где в 1373 году возник первый зеркальный цех. В   1407   году   венецианские   братья   Данзалодель   Галло   выкупили   у фламандцев патент, и Венеция целых полтора века удерживала монополию на производство   отличных   венецианских   зеркал,   которые   следовало   бы именовать   фламандскими.   Начиная   с   XV   в.   лучшие   стеклянные   зеркала производились  в  ведущем  центре  европейского   стеклоделия –  Венеции,  на острове Мурано. И хотя Венеция была не единственным местом производства зеркал   в   то   время,   но   именно   венецианские   зеркала   отличало   высочайшее 12 качество. Венецианские мастера добавляли в отражающие составы золото и бронзу,   поэтому   все   предметы   в   зеркале   выглядели   даже   красивее,   чем   в действительности.   Стоимость   одного   венецианского   зеркала   равнялась стоимости   небольшого   морского   судна,   и   для   их   покупки   французские аристократы иногда были вынуждены продавать целые имения. Ртутно­оловянный сплав обладал хорошей отражательной способностью и относительно   высокой   устойчивостью.   Поэтому   этот   сплав,   несмотря   на высокую токсичность (ядовитые пары ртути отравляли наводчиков зеркал), оставался незаменимым в производстве зеркал почти до середины XIX в. В начале ХVI века братья Андреа Доменико из Мурано разрезали вдоль ещё горячий цилиндр из стекла и половинки его раскатали на медной столешнице. Получилось   листовое   зеркальное   полотно,   отличавшееся   блеском, хрустальной прозрачностью и чистотой. Такое зеркало, в отличие от осколков шара,   ничего   не   искажало.   Так   произошло   главное   событие   в   истории производства зеркал. Однако   вскоре   после   изобретения   в   Венеции   зеркального   стекла, изготовляемого   надувным   способом,   его   стали   производить   и   мастера Голландии,   Германии,   Франции.   Технологии   производства   зеркал   в   разных странах были различны. Французы   оказались   способными   учениками,   и   вскоре   даже   превзошли своих учителей. Зеркальное стекло стали получать не выдуванием, как это делали   в   Мурано,   а   литьем.   Технология   заключается   в   следующем: расплавленное   стекло   прямо   из   плавильного   горшка   выливают   на   ровную поверхность и раскатывают вальцом, медленно охлаждают, а затем шлифуют стекло   наждаком.   Амальгирование   происходит   так:   на   гладком   столе 13 располагался оловянный лист, на него наносили тонкий слой ртути, а поверх расстилали лист стекла. Автором этого способа называют Луку Де­Негу.  Изобретение   пришлось   как   нельзя   кстати:   в   Версале   строили   Галерею зеркал. В  XVIII веке  уже две трети парижан обзавелись ими. Кроме того, дамы стали носить на поясе маленькие зеркальца, прикрепленные цепочками. В Италии, например, расплавленную стеклянную массу выдували в длинные баллоны, затем разрезали их вдоль, расстилали на медном листе, наводили блеск и амальгировали. С   началом   Возрождения   стеклянные   зеркала   полностью   исчезли:   почти одновременно все религиозные конфессии посчитали, что через зеркальное стекло   смотрит   на   мир   сам   дьявол.   Стеклянные   зеркала   того   времени   — выпуклой   формы   с  темной   поверхностью  —  вызывали   суеверный   страх,   и именовались не иначе, как зеркалами колдуний. В 1832 г. один из европейцев, совершивших путешествие по Китаю, привез в Европу небольшое медное зеркало – тонкую круглую пластинку, одна сторона которой   была   отполирована   так,   что   в   нее   можно   было   смотреться.   Это зеркало обладало совершенно удивительными свойствами. Если оно отражало солнечный   свет,   то   на   стене,   куда   попадал   отраженный   луч,   проступало отчетливо видимое изображение. Чаще всего это был текст заклинания для защиты   от   злых   духов.   Исследователи   установили,   что   подобные   зеркала производились в Китае еще в III в. н.э. В книге «История древних зеркал» (X в.)   было   написано,   что   изобретение   таких   зеркал   относится   к   глубокой древности   и   секрет   их   изготовления   утрачен.   Китайскими   зеркалами заинтересовались физики. Но прошло целых сто лет, прежде чем эту тайну удалось разгадать знаменитому английскому физику Уильяму Брэггу. В 1932 14 г. он опубликовал работу, в которой показал, что секрет зеркала заключается в   особых   приемах   полировки   его   поверхности.   Вначале   на   нее   наносили необходимые   иероглифы,   а   затем   поверхность   полировали   для   придания блеска. В ходе полировки поверхность сглаживали так, что глаз переставал замечать   выпуклости.   Они   становились   заметными   только   тогда,   когда   их освещал яркий солнечный свет. Вывод: история Зеркала насчитывает ни одно столетие: от каменного века до наших дней. 15 Реакция «серебряного зеркала» Металлы   –   химические   элементы,   образующие   в   свободном   состоянии простые   вещества   с   характерной   металлической   структурой.   В основе структуры   металлов   лежит   кристаллическая   решетка   из   положительных ионов, погруженная в плотный «газ» подвижных электронов. Эти электроны компенсируют   силы   электрического   отталкивания   между   положительными ионами и тем самым связывают их в твердые тела. Такой тип химической связи   называют   металлической.   Она   обусловливает   важнейшие   физические свойства   металлов:   высокую   электро­   и   теплопроводность,   пластичность, металлический   блеск,   которые   широко   используются   человеком   в практической деятельности. Своеобразный металлический блеск объясняется тем,   что   обобществленные   электроны   отражают   световые   волны.   Самые блестящие   металлы   –   ртуть   (из   которой   изготавливали   в   средние   века знаменитые «венецианские зеркала») и серебро (из него теперь с помощью реакции   «серебряного   зеркала»   изготавливают   современные   зеркала). Металлический блеск наблюдается обычно, когда металл образует сплошную компактную массу. Большинство металлов в мелко раздробленном виде имеет черный или темно­серый цвет. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок. Долгое   время   для   изготовления   зеркал   использовали   самый   блестящий металл   –   ртуть.   Но   её   пары   очень   ядовиты,   поэтому   ученые   продолжали искать замену для ртути. Ее нашли французский химик Франсуа Птижан и великий   немецкий   ученый   Юстус   Либих.   Они   предложили   заменить   ртуть серебром. Либих предложил изготавливать стеклянные зеркала с серебряным покрытием.  16 Разработанный   им   метод   состоял   из   следующих   операций.   Сначала   к водному   раствору   нитрата   серебра   AgNO3  добавляли   водный   раствор гидроксида   калия   KОН,   что   приводило   к   осаждению   черно­коричневого осадка оксида серебра Ag2O. Осадок  отфильтровывали  и  перемешивали  с  водным  раствором  аммиака NH3. Оксид   серебра   растворялся   в   аммиачной   воде   с   образованием комплексного   соединения   (аммиаката,   или   аммина)   –   гидроксида диамминсеребра(I). Затем в полученный прозрачный раствор погружали лист стекла,   одна   из   поверхностей   которого   была   тщательно   обезжирена,   и добавляли формальдегид НСНО. Формальдегид восстанавливал серебро, которое осаждалось на очищенной поверхности стекла, покрывая его блестящим зеркальным налетом. В итоге:  реакция  «серебряного  зеркала» —  это  реакция  восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра (реактив Толленса). В водном растворе  аммиака  оксид серебра растворяется с образованием комплексного соединения—гидроксид диамминсеребра(I) , 17 при   добавлении   к   которому  альдегида  происходит   окислительно­ восстановительная реакция с образованием металлического серебра: Альдегиды   окисляются   даже   кислородом   воздуха   и   такими   слабыми окислителями, как аммиачный раствор оксида серебра. Если   реакция   проводится   в  сосуде   с  чистыми   и   гладкими   стенками,  то серебро   выпадает   в  виде   тонкой   плёнки,  образуя   зеркальную   поверхность. При   наличии   малейших   загрязнений   серебро   выделяется   в   виде   серого рыхлого осадка. Реакция, которая нас заинтересовала на уроке химии, выглядит так: Это реакция окисления альдегидов: в данном случае­ уксусного альдегида (этаналя),   в   результате   чего   образовалась   уксусная   (этановая)   кислота. Реакция   «серебряного   зеркала»   используется   как   качественная   реакция   на альдегиды. Серебро – драгоценный металл, известный с глубокой древности. На земле этого элемента 7•10–6 % от массы земной коры. Чистое серебро – блестящий белый металл, очень мягкий, тягучий, плавящийся при 960,8 °С.  В   настоящее   время   много   серебра   расходуется   на   производство технических и бытовых зеркал. При изготовлении серебряных зеркал стекло обезжиривают   и   промывают,   а   затем   обрабатывают   раствором   хлорида 18 олова(II)   SnCl2.   После   этого   стекло   обливают   раствором   нитрата   серебра AgNO3, содержащим сахар. Сахар восстанавливает соль серебра до металла, и он ровным и плотным слоем ложится на поверхность стекла. Хлорид олова(II) играет роль активатора процесса восстановления и способствует образованию качественного слоя серебра. Обычно толщина серебряной пленки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимической   защиты   отражающего   слоя   его   покрывают   медной пленкой, соизмеряемой по толщине с серебряной. На медную пленку наносят разные лакокрасочные материалы – поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механические повреждения защитного слоя. Получить зеркальную поверхность можно, используя не только металлы, но и их соединения. Так, сульфид свинца РbS – непримечательный осадок бурого цвета.   Но   его   можно   выделить   из   раствора   свинцовой   соли   с   получением зеркальной поверхности. Свинцово­сульфидное зеркало получают, используя любую растворимую соль. Для   предотвращения   потускнения   серебряного   покрытия   в   технических зеркалах его защищают слоем химического элемента индия. Не сказываясь на отражательной   способности   зеркал,   индий   позволяет   продлевать   срок   их службы. Самыми   высококачественными   оказались   зеркала   из   индия.   Одной   из первых областей применения индия стало изготовление зеркал, необходимых для   астрономических   приборов,   рефлекторов   и   тому   подобных   устройств. Оказывается,   обычное   зеркало   не   одинаково   отражает   световые   лучи 19 различных   цветов.   Это   значит,   например,   что   цветная   одежда,   если   ее рассмотреть в зеркало, имеет несколько иную окраску, чем на самом деле. В отличие от серебра, индий не тускнеет на воздухе, сохраняя высокий коэффициент отражения. Между прочим, индий сыграл немаловажную роль при защите Лондона от массированных налетов немецкой авиации во время второй   мировой   войны.   На   первый   взгляд,   такое   утверждение   может показаться странным, но именно индиевые зеркала позволяли прожекторам противовоздушной обороны в поисках воздушных пиратов легко пробивать мощными лучами плотный туман, нередко окутывавший британские острова. Поскольку индий имеет низкую температуру плавления (156,2 °С), во время работы   прожектора   зеркало   постоянно   нуждалось   в   охлаждении,   однако английское   военное   ведомство   охотно   шло   на   дополнительные   расходы,   с удовлетворением подсчитывая число сбитых вражеских самолетов. Вывод:   использование   для   производства   зеркал   реакции   «серебряного зеркала» основано на физических свойствах этого металла, впрочем, как и других. 20 Процесс изготовления современных зеркал Современное зеркало – это стекло и отражающий слой, нанесенный на одну его сторону. Зеркальное полотно в наше время имеет несколько технологий изготовления.   Устаревшая   технология:   берется   обычное   стекло,   из   него заготавливается   необходимая   форма,   края   шлифуют   и   сверлят   отверстия. Поверхность   стекла   должна   быть   идеально   чистой,   поэтому   ее   моют специальным   раствором.   Далее   производится   алюминиевое   напыление   и наносится   лакокрасочное   покрытие.   Этот   способ   дешев,   но   использование алюминиевых зеркал ограничено их малыми размерами. Современное производство бытовых зеркал утратило свою самую вредную составляющую   —   ртуть.   Она   заменена   серебром,   иногда   используется алюминий.   Необходимый   минимальный   набор   для   производства   будущей отражающей поверхности: лист стекла, тонкий абразив для его шлифовки, обезжиривающие вещества, деминерализованная вода для промывки, олово, раствор  солей  серебра,  реактивы  для  химической реакции восстановления, краска для нанесения защитного слоя. Обычные   листы  стекла   переносятся  конвейером  на   участок   промывки  и   неустойчивого шлифовки   порошком­абразивом   —   окисью   церия, редкоземельного металла из семейства лантаноидов. Обе поверхности стекла доводятся   до   идеальной   гладкости,   а   затем   промываются   горячей дистиллированной водой, растворяющей возможные жировые загрязнения и не оставляющей   следов   по   причине   полной   деминерализации.   Такая   чистота необходима   для   создания   идеального   отражающего   слоя   металла,   ведь взаимодействие   с   оставшимися   на   стекле   минералами  (в   случае   промывки водой обычной) повлекло бы за собой дефекты покрытия. 21 На очереди — подготовка стекла к серебрению. Так как непосредственно на   стеклянной   поверхности   серебро   закрепиться   не   может,   на   помощь приходит тонкий слой жидкого олова, который напыляют на отшлифованное и обезжиренное стекло. Вот с ним при добавлении необходимых реактивов и вступает в химическую реакцию раствор солей серебра. В   результате   отвердения   серебра   на   стекле   образуется   пленка   с отражающей   поверхностью,   крайне   неустойчивая,   мягкая   и   требующая нанесения защитного слоя. Проверенные в темноте и не имеющие дефектов в покрытии (участков, не отражающих, а пропускающих свет) листы переносят к очередному этапу. Покрытие   из   мягкого   серебра   требует   эффективной   защиты.   Менее долговечное   зеркало   имеет   на   тыльной   поверхности   просто   толстый   слой специальной краски. Увеличивает срок службы готового изделия напыление на серебряный слой тонкой пленки меди, на который затем наносится в два приема толстый слой краски. Все эти процессы проходят с промежуточной сушкой  при   различных   температурах.   При   очередной   проверке   качества выявляются   участки  с   дефектами   в   виде   пузырьков   и   точек,   оставляются безупречные фрагменты. Преимущества такого зеркала – большие размеры, хорошее качество, влагоустойчивость. Вывод:   производство   зеркал­   процесс,   состоящий   из   нескольких   стадий, одной из которых и является заинтересовавшая нас реакция. 22 Отражение в зеркале Плоское   зеркало   –   плоская   поверхность,   зеркально   отражающая   свет. Изображение предмета в плоском зеркале образуется за зеркалом, т. е. там, где   предмета   нет   на   самом   деле.   Таким   образом   мнимое   изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком   находится   сам   предмет.   Размеры   изображения   предмета   в   плоском зеркале равны размерам предмета. Голландец Виллеброрд, Снелль ван Ройен, именовавший себя Снеллиусом (1580­1626), наблюдал (что, впрочем, видели и многие до него), как тонкий луч   света   отражается   в   зеркале.   Он   просто   измерил   угол   падения   и   угол отражения луча (чего до него не делал никто) и установил закон: угол падения равен углу отражения. Закон отражения Снеллиуса объясняет явление зеркального отражения, к этому только следует добавить, почему оно свойственно лишь блестящим и гладким   поверхностям.   На   самом   деле   шершавые   поверхности   тоже подчиняются   закону   отражения.  Но   вследствие   шероховатости   они   словно состоят   из   маленьких   зеркал,   бессистемно   направленных   во   все   стороны. Кроме   того,   материал,   который   мы   рассматриваем   как   зеркало,   должен   в очень малой мере поглощать свет и не быть прозрачным. Луч  света   падает   на  зеркальную   поверхность (рассматриваем   полностью непрозрачное зеркало) под углом альфа к перпендикуляру, проведённому к точке падения луча на зеркало. Угол луча отражённого будет равен тому же значению­альфа. Луч, падающий на зеркало под прямым углом к плоскости зеркала, отразится сам в себя. 23 Для простейшего — плоского — зеркала изображение будет расположено за   зеркалом   симметрично   предмету   относительно   плоскости   зеркала,   оно будет мнимым, прямым и такого же размера, как сам предмет. Предмет и его изображение в плоском зеркале представляют собой симметричные фигуры. Например,   зеркальное   изображение   правой   руки   представляет   собой   как будто бы левую руку. Плоским зеркалом широко пользуются и в быту, и в технике при создании различных устройств и приборов. Вывод: изображение в   зеркале формируется в соответствии  с законами физики   и   свойствами   поверхностей,   в   частности   зеркальной   поверхности, покрытой тонким слоем серебра. 24 Виды зеркал Наряду   с   плоскими   зеркалами,   которыми   мы   обычно   пользуемся, существуют   вогнутые   и   выпуклые.   Изогнутых   зеркал   концентрируют   и фокусируют   световые   лучи.  Если   в   фокусе   подобного   зеркала   разместить источник света, то лучи, отразившись от зеркала, выйдут из него ровным и мощным пучком. Это применяется в карманных фонариках. Если направить лучи света не на вогнутую, а на выпуклую сторону зеркала, то лучи будут не собираться вместе, а, напротив, рассеиваться. Такой эффект обнаруживается,   если   посмотреть   в   блестящий   выпуклый   бок   самовара. Выпуклые зеркала, используемые водителями, позволяют расширить сектор обзора – в них видно больше предметов. Зеркала, применяемые в сочетании с линзами, образуют группу  зеркально­ линзовых   систем.   Зеркала   с   изогнутой   поверхностью   используются   в прожекторах кораблей, маяках, фарах машин, в микроскопах. Уникальное зеркало изобретено в Японии в 2004 г. Оно дает не зеркальное, а прямое отображение объекта. Если при взгляде в обычное зеркало правое становится левым, а левое правым, то здесь мы видим отражение прямое без искажений. В новом зеркале человек видит себя так же, как его видят другие. Для   этого   собрали   своего   рода   аквариум   с   треугольным   сечением, наполненный водой. Две его стенки образуют обычные зеркала, соединенные под прямым углом отражающими поверхностями внутрь, а третья стенка – прозрачное стекло. Оно и служит лицевой стороной устройства, которое дает «незеркальное»   отражение   находящихся   перед   ним   предметов.   Просто объекты   отражаются   в   нем   дважды.   Глядеться   в   такое   зеркало   весьма необычно, поскольку эффект нарушает устоявшуюся привычку к обратному 25 отражению.   Однако   изобретатели   считают   его   полезным,   например,   для актеров или спортсменов. Если зеркало ровное, то наше изображение в нем будет таким же, как мы, т.е. неискаженным. Но стоит изогнуть поверхность зеркала, как изображения предметов в нем приобретают невероятные очертания. В полном соответствии с законом отражения разные участки кривого зеркала создают каждый свое изображение,   их   становится   много,   и   они   причудливым   образом накладываются   друг   на   друга.   Использование   закона   отражения   света позволило   людям   не   только   развлекать   друг   друга,   но   и   создать   много полезных и важных приборов. Также современное зеркальное полотно может принадлежать к одному из следующих типов: 1. Бесцветное (традиционное); 2. Матовое (сатинато); 3. Цветное; 4. Узорчатое. Выводы: в разных видах зеркал изображение формируется в зависимости от конструкции и материалов. 26 Применение зеркал 1) Применение в быту Первые   зеркала   были   созданы   для   того,   чтобы   следить   за   собственной внешностью. В   настоящее   время   зеркала,   особенно   большие,   широко   используются   в дизайне интерьеров, чтобы создать иллюзию пространства, большого объёма в небольших помещениях. Такая традиция возникла ещё в средние века, как только   во   Франции   появилась   техническая   возможность   создания   больших зеркал, не столь разорительно дорогих, как венецианские. С того времени ни один гардеробный шкаф не обходится без зеркал. 2) Зеркала в качестве рефлекторов Значительная   часть  источников   света  требует   применения   зеркал   для формирования оптимального светового потока. Наиболее часто используются параболическиезеркала,   позволяющие   создать   пучок   параллельных   лучей (фары, прожекторы,коллиматоры). 3) Применение в научных приборах  Как оптический инструмент, используются плоские, вогнутые и выпуклые сферические,параболические, гиперболические и эллиптические зеркала. Зеркала широко используются в оптических приборах. 4) Устройства для безопасности, автомобильные и дорожные зеркала В тех случаях, когда обзор человека по каким­либо причинам ограничен, зеркала   особенно   полезны.   Так,   в   каждом  автомобиле,   на   дорожных велосипедах имеется одно или несколько зеркал, иногда слегка выпуклых — для расширения поля зрения. 27 На   дорогах   и   на   тесных   парковках   стационарные   выпуклые   зеркала позволяют избежать столкновений и аварий. В системах видеонаблюдения зеркала обеспечивает обзор в большем числе направлений с одной видеокамеры. 5) Применение в военном деле. Важной   областью   применения   трехгранного   зеркала   служит   уголковый отражатель   (кошачий   глаз,   катофот)   на   велосипедах,   мотоциклах, сигнальных   предохранительных   щитах,   ограничителях   проезжей   части улицы. С какой бы стороны ни упал свет на такой отражатель, световой рефлекс всегда сохраняет направление источника света. Большую роль трехгранные зеркальные уголковые отражатели играют в радиолокационной   технике.   Самолеты   и   крупные   стальные   корабли отражают   луч   радара.   Несмотря   на   значительное   рассеяние   его,   той небольшой   доли   отраженных   радиоволн,   которая   возвращается   к   радару, обычно достаточно для распознания объекта. Вывод: привычные зеркала служат не только в повседневной «мирной» жизни, обеспечивая нашу безопасность, но и в военном деле. 28 Заключение Работая   над   данной   темой,   мы   узнали   для   себя   много   нового. Проследили   эволюцию   зеркал   и   материалов,   используемых   для   их изготовления. Познакомились с видами зеркал, с процессом формирования в них   изображения,   с   эффектом   «кривого   зеркала»,   узнали   об   этапах производства зеркал и их назначении. Мы считаем, что представленный здесь материал помог нам установить взаимосвязь между реакцией «серебряного зеркала»   и   качеством   видимого   изображения   в   зеркальной   поверхности. Действительно, какие бы материалы не применялись (а в основном это были различные металлы),  самым лучшим по всем параметрам оказалось – серебро, которое и до сих пор используется в производстве такой востребованной и незаменимой вещицы. Теперь мы без труда сможем ответить сверстникам не только   на   вопросы   «Когда   появилось   первое   зеркало»,   и   «Из   чего изготовлялись   первые   зеркала»,   но   и   как   правильно   ухаживать   за   этим полезным предметом. 29 Список использованной литературы Вашкевич Э. Вековая загадка зеркал Венецкий С.И. О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. Винокуров В.М. Химические методы серебрения зеркал. М., 1970;    обо   Все М.: Ключ­С, 1994; всем.   Популярная   энциклопедия   для   детей. Глюк И. И все это делают зеркала. Пер. с англ. М., 1990; Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас: Справочное пособие. М.: Высшая школа, 1992 Химия в быту. Смоленск: Русич, 1996; Цветков   Л.А.   Эксперимент   по   органической   химии:   методика   и   техника. Пособие для учителей. М.: Школьная пресса, 2000;  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D1%80%D0%BA %D0%B0%D0%BB%D0%BE http://class­fizika.narod.ru/serk6.htm http://www.youtube.com/watch?v=43QUHbCgaog http://www.lformula.ru/index.php?part=him010&page=006 http://nibler.ru/cognitive/25410­kak­delayutsya­zerkala.html 30 Приложение 1 Анкета 4) Сколько у вас в доме зеркал? 1 Одно 2 Два 3 Более двух 5) Как часто вы смотритесь в зеркало? 2 Очень часто 1 Редко 3 Не считал(а) 6) Что вы чаще всего используете в качестве зеркала? 1 Дисплей телефона 2   Мониторы   компьютеров,   экраны телевизоров 2 Любые стеклянные поверхности 7) Представляете ли вы свою жизнь без зеркала? 1 Нет 2 Вполне 3 Да 8) Когда появилось первое зеркало? 9) Из чего изготовлялись первые зеркала? 10) 11) 12) 13) Знаете ли вы, чем покрываются современные зеркала? Слышали ли вы о реакции «серебряного зеркала»? Как вы ухаживаете за своими зеркалами? Где применяются зеркала сегодня? 31 Приложение 2 Информация по уходу за зеркалом •Зеркала боятся сырости и солнца. Яркие солнечные лучи не должны падать прямо на зеркало. •Зеркало лучше всего вытирать сухой мягкой тряпкой, а один­два раза в месяц протирать  не оставляющей волокон полотняной  тряпкой, смоченной уксусом. Зеркало будет блестеть, если в воде, в которой его моют, развести немного синьки. Можно также протирать зеркало настоем чая. •Зеркало,   засиженное   мухами,   лучше   всего   протереть   разрезанной луковицей,   вымыть   холодной   водой.   Нашатырный   спирт   применять   не следует. •Если задняя сторона зеркала ничем не защищена, ее нельзя вытирать сырой тряпкой, нужно осторожно, чтобы не поцарапать, стереть или смести с нее пыль. •Зеркало   быстро   портится,   если   находится   в   помещении   с   повышенной влажностью.   Для   продления   срока   службы   зеркала   следует   создать герметическую прослойку между ним и рамой. Для этого зеркало вынимают из рамы, а на пазы намазывают тонкий слой стеклянной замазки. После чего зеркало   ставят   на   прежнее   место   и   осторожно   придавливают.   Избыток замазки разравнивают по пазу, а зеркало укрепляют в раме гвоздиками без шляпок.   Затем   сверх   защитного   слоя,   имеющегося   на   оборотной   стороне зеркала, наносят еще два слоя масляного лака. Второй слой наносят после высыхания первого. 32 •Одеколон легко снимает с зеркал мельчайшие капельки лака для волос. •Для лучшей сохранности зеркал, находящихся в ванной и других влажных помещениях,   надо   смазывать   обратную   сторону   (амальгаму)   составом   из растопленного воска и скипидара в соотношении 1:2. 33