Министерство общего и профессионального
образования
Свердловской области
Уполномоченный орган местного самоуправления в
сфере образования «Управление образования
Североуральского городского округа»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение
средняя общеобразовательная школа №1
Учебный проект по физике
«Зеркала: необычное в обычном.»
Исполнитель:
Шаврина Татьяна,
учащаяся 11 А класса.
Руководитель:
Леонен
ко Анна Николаевна,
учитель
физики высшей категории. Североуральский городской округ
2015 Учебный проект по физике
"Зеркала: необычное в обычном."
Учебный предмет (дисциплины, близкие к теме): физика.
Возраст учащихся: 11 класс.
Тип проекта: поисковый.
Продукты проекта: презентация выполнена в программе Power Point.
Основополагающий вопрос: Можно ли придумать
замену зеркалу?
ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое зеркало и как его изготавливают?
2. Какими свойствами обладает зеркало?
3. Верить или нет в мифы о зеркалах?
4. Где применяются зеркала?
Проблемный вопрос:
Что такое зеркало и как его изготавливают?
Зеркало — это стеклянное или металлическое тело с отражающей поверхностью,
которая отполирована так, что её неровности не превышают долей длины волны
(электромагнитной или звуковой). В современном зеркале на полированную поверхность
наносят тонкий слой металла (Ag, Al и др.) или многослойные диэлектрические покрытия,
достигая высокого коэффициента отражения волн. Зеркала бывают различной формы,
различного назначения и различных свойств.
Первые современные зеркала были произведены в Венеции. Венецианцы
использовали довольно сложную по тем временам технологию — на бумагу накладывали
тонкий слой фольги из олова, покрывали ее ртутью, потом опять бумага, затем стекло, а
бумага тем временем вытаскивалась. Конечно, эти зеркала были весьма мутными, но все,
же они отражали света больше, чем поглощали. Такие технологии применялись до 1835
года, когда Юстуф фон Либих — немецкий ученый, пришел к выводу, что при
использовании серебра получаются более сверкающие и ясные зеркала. Процесс изготовления зеркал состоит из пяти операций: раскроя и резки листового стекла,
фацетировки (обработки края), очистки, металлизации и оформления зеркала в оправу.
Раскрой производится неотшлифованными алмазами, имеющими большое число граней, на
небольших настольных станках. Фацетировка включает в себя шлифовку и последующую
полировку края стекла под определенным углом к плоскости обрабатываемого листа.
Фацет, т. е. обработанный под определенным углом край стекла, придает зеркалу более
красивый вид и форму. Различают два вида фацета: крутой и широкий.
Обработка стекла с крутым фацетом производится под углом примерно 40—50 ° к
поверхности стекла, ширина его 4—8 мм. Стекло с крутым фацетом предназначается для
изготовления зеркал средних и частично малых размеров (дорожных, ручных и т.д.). В
галантерейных зеркалах из неполированного стекла толщиной 2 мм крутой фацет имеет
ширину 2 —5 мм. На задней стороне обрабатываемого зеркала для предотвращения
появления щербин по всему периметру оставляется кромка в 2 — 3 мм с небольшой
фаской (0,5 — 1 мм), наносимой на нижнее ребро кромки. На крутом фацете на стороне,
прилегающей к плоскости стекла, иногда наносится грань в виде кружков, овалов, «бус»
или их комбинации.
Обработка стекла с широким фацетом производится под углом 10—15°, ширина его 20
— 25 мм. Стекло с широким фацетом предназначено для изготовления главным образом
больших по размерам зеркал.
Фацетировка производится в три приема: сначала делают грубую фацетировку, для
чего используют металлические фризы и карборундовые камни; затем тонкую шлифовку с
помощью камней и, наконец, полировку на полировальных станках войлочными дисками с
использованием специальных суспензий.
После фацетировки стекло проходит легкую полировку и тщательную очистку для
подготовки к металлизации. Поверхность стекла тщательно очищается и обезжиривается.
Очистку стекла производят на полуавтоматических конвейерных линиях. Стекло в
вертикальном положении устанавливают кромкой на приводные рамки между резиновыми
валками. В процессе движения стекло обрабатывают паром, затем с помощью щеток
протирают меловым порошком, промывают и высушивают горячим воздухом. Очищенное
стекло тщательно обезжиривают с обеих сторон техническим спиртом, бензином или
другим растворителем.
До недавнего времени наиболее распространенной технологией металлизации зеркал
было серебрение электрическим способом. Толщина пленки серебра 0,15 — 0,3 мкм. В
качестве центров кристаллизации используют хлористое олово. Серебрильный раствор
представляет собой щелочной раствор азотнокислого серебра. В качестве восстановителя
используют инвертный сахар, винную кислоту и ее соли, формальдегид и т.д. Чаще всего
используют инвертный сахар, который получают кипячением обычного сахара с серной
кислотой. В результате гидролиза образуется смесь глюкозы, содержащая альдегидную
группу и фруктозу. Под действием глюкозы происходят восстановление металлического
серебра и осаждение его на поверхности стекла. Процесс серебрения длится 5 — 10 мин.
Для получения более толстой пленки серебрение может осуществляться дважды (двойной
налив) или трижды (тройной налив). Стоимость получаемых таким образом зеркал гораздо
выше, чем обычных.
В последнее время более широкое распространение получил способ металлизации
стекла термическим испарением алюминия в вакууме при давлении 0,003 Па — так
называемое алюминирование. Испарение алюминия осуществляется со жгута проволоки из
вольфрама либо из жаропрочного никеля.
Подготовка поверхности стекла к алюминированию осуществляется еще более
тщательно, чем перед химическим серебрением и включает в себя обезжиривание и
обработку электрическим разрядом. Подготовленное стекло закрепляют в кассетах и В настоящее время для производства галантерейных зеркал используют
помещают в вакуумную камеру. Алюминий, испаряясь, оседает на стекле в виде тонкой
пленки толщиной не менее 0,12 мкм. Продолжительность нанесения алюминиевой пленки
от 15 до 20 мин.
После выгрузки кассет проверяют качество алюминиевой пленки. Она должна быть
сплошной и без задымленности. Алюминиевое покрытие обладает более высокой
химической стойкостью к действию влаги, соединениям серы и других химических
веществ, содержащихся в воздухе. Некоторая неравномерность по спектру и ухудшение
отражательной способности алюминированных зеркал по сравнению с посеребренными
оправданы значительной экономией серебра при массовом производстве зеркал.
алюминирование, а для изготовления дорогих мебельных зеркал — серебрение.
После металлизации на тонкий серебряный слой наносят защитное покрытие —
медную пленку такой же толщины, как серебряный слой. На медную пленку наносят
лакокрасочные материалы — нитролак с алюминиевой пудрой или нитроэмаль, которые
предупреждают механические повреждения защитного слоя. Слой алюминия покрывают
защитным непрозрачным лакокрасочным материалом, аналогичным применяемым при
серебряном покрытии. Покрытие наносится на лаконаливных машинах. Для зеркал,
используемых в среде с повышенной влажностью, применяется защитное покрытие из
нитроэмали с битумным лаком. Такое покрытие обладает повышенной влагостойкостью.
Защитное покрытие должно быть сплошным, укрывистым, без повреждений.
Заключительной операцией изготовления зеркал является оформление зеркала в
оправу, которое зависит от назначения зеркала.
Зеркала средних размеров (от 40 х 30 до 70 х 55 см) имеют основания (полики) из
многослойной фанеры, дерева или древесноволокнистой плиты. Настольные и настенные
зеркала могут иметь рамы, подрамники и подставки из металла, дерева и пластмассы.
Карманные зеркала оформляют в картонные футляры — папки, сумочные могут иметь
оправу из металла или пластмассы, картонные или матовые стеклянные крышки (спинки).
Проблемный вопрос: Какими свойствами обладает зеркало?
Главным физическим свойством зеркала является его отражающая способность, из
химических свойств зеркала можно выделить то, что стекло является стойким к перепадам
температуры, влажности, действию кислот и других агрессивных сред, а из биологических
то, что у некоторых животных работа глаза основана на зеркальной оптике. Природа
создала многослойные зеркала. Важной структурой глаза, улучшающей ночное зрение
многих наземных животных, ведущих ночной образ жизни – это плоское многослойное
зеркальце
светятся
в темноте глаза. Поэтому глаз кошки может видеть окружающие предметы при
освещенности в 6 раз меньшей , чем требуется человеку. Такое же зеркальце обнаружено у
некоторых рыб.
«тапетум»,
благодаря
которому
и
Плоское зеркало.
Как же формируется изображение предмета в зеркале?
Любой предмет состоит из множества точек, поэтому достаточно узнать,
как возникает изображение хотя бы одной точки.Изображение в плоском зеркале мнимое
("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено
симметрично источнику относительно плоскости зеркала.
Большинство зеркал изготавливается из очень гладкого стекла, покрытого с обратной
стороны тонким слоем хорошо отражающего металла, поэтому практически весь падающий
на зеркало свет отражается в одном направлении. Любые другие гладкие поверхности
(полированные, лакированные, спокойная водная поверхность) тоже могут дать зеркальное
отражение. Если гладкая поверхность еще и прозрачная, то лишь небольшая часть света отразится,
и изображение не будет столь ярким. Если поверхность зеркала изогнутая , то изображение
будет искаженным ("кривое зеркало").
Совсем другое отражение получается от шероховатой поверхности.
Изза неровностей поверхности отраженные лучи направлены в разные стороны.
Такая поверхность дает рассеянный свет (зеркального отражения не будет).
Различные народы наделяли зеркала разными свойствами, но все они верили в то, что эти
предметы наделены особой магической энергией. В древние времена люди считали, что
зеркала способны запоминать все, что когдалибо в них отражалось.
Проблемный вопрос: Верить или нет в мифы о зеркалах?
О зеркалах у всех народов создано множество легенд, поверий, сказок и мифов.
Это и миф о Персее, который убил Горгону с помощью щитазеркала, и известная
мифологема о Нарциссе. На Руси это различного рода сказания, были о борьбе с
василиском
Зеркалице.
О магических свойствах зеркал люди знали издревле. Недаром, в доме, где есть покойник
принято закрывать зеркала. Существует очень много поверий, имеющих связь с зеркалами:
обитательнице
зеркала
и
не нужно смотреться в разбитое зеркало
разобьешь зеркала, семь лет счастья не будет
нельзя есть перед зеркалом, съешь свою красоту
нельзя чтобы ребенок до года видел свое отражение в зеркале, иначе будет
пугливым или будут плохо расти зубы
если, выйдя из дома, вы забыли какуюто вещь и вернулись, обязательно нужно
посмотреться в зеркало
женщине нельзя досконально рассматривать себя перед зеркалом во время
беременности и первое время после родов, так как у нее ещё очень слабая
энергетика
если подозреваете когото в злом умысле против вас, подведите этого человека к
зеркалу и посмотрите на ваше совместное отражение. На лице человека отразятся
его истинные чувства
иметь зеркало в ванной к потери здоровья, семейного или финансового
благополучия
Существует очень много историй, но однако весёлых "зеркальных" историй гораздо
меньше, чем мрачных. Есть сторонники, яро верующие в каждую примету, есть те, кто
полностью отрицает любое поверье. Я верю только в несколько из них, но пытаюсь не
придавать этому значения. Думаю, что верить в то, что не доказаноглупо.
Проблемный вопрос: Где применяются зеркала?
Мы живем в заповедном краю лесов и рек. Наш маленький, уютный городок это не
только месторождение боксита и опора страны, но и кладезь природных красот.
Наверное, каждый из нас глядел на свое отражение в воде озера Светлого, Колонги или
Ваграна... А какое наслаждение выйти по утру, слиться с природой и разглядывать
отражение неба в каждой росинке на траве.
Зеркала очень популярный объект, широко применяемый в разных областях.
Например:
красота интерьера ( шкафы, расширение пространства, отделка)
военное дело
оптические приборы (лазеры, зеркальнопризматические видоискатели,
спектрофотометр, спектрометр, телескоп, зеркальные фотоаппараты, объективы)
формирование оптимального светового потока (фары, прожекторы,
коллиматоры)
медицина (стоматология, ЛОР)
безопасность ( зеркала в магазинах, на парковках)
развлечение
светомузыка
Кривые зеркала. Думаю, каждый был в комнате смеха, которая набита разными
«смешными» зеркалами. А задумывались ли вы когданибудь почему они кривые?
Почему в них мы видим себя маленькими и пухлыми, высокими и худыми, вверх ногами
или с огромной головой и кривыми руками?
Попробуем разобраться, как оно изготавливается.
Стекло уложите в заранее подготовленный металлический шаблон, форму которого
должно принять стекло.
Поместите в печь и нагрейте до температуры 600700 градусов Цельсия. При этой
температуре стекло становится пластичным и принимает форму шаблона.2
В зависимости от скорости охлаждения стекло становится закаленным, при
относительно быстром охлаждении, или обычным, при медленном охлаждении. При
быстром охлаждении в стекле накапливаются «внутренние напряжения», которые
впоследствии могут отрицательно сказаться на процессе дальнейшей обработки,
поэтому стекло еще раз нагрейте до температуры примерно в 300 градусов и
медленно остудите.
3Нанесение зеркального слоя известно как «реакция серебряного зеркала»,
который, если опускать химические формулы, заключается в следующем:
Сначала к водному раствору нитрата серебра AgNO3 добавьте водный раствор
гидроксида калия KОН, что приведет к осаждению чернокоричневого осадка
оксида серебра Ag2O. Осадок отфильтруйте и перемешайте с водным раствором
аммиака NH3. В процессе реакции оксид серебра растворяется в аммиачной воде с
образованием комплексного соединения (аммиаката, или аммина) – гидроксида
диамминсеребра.
В полученный прозрачный раствор погрузите лист стекла, одну из поверхностей
которого тщательно обезжирьте,
и добавьте формальдегид НСНО.
Формальдегид восстанавливает серебро, которое осаждается на очищенной
поверхности стекла, покрывая его блестящим зеркальным налетом.
4
Внешнюю поверхность серебряного слоя, следует покрыть каким либо защитным
слоем, обыкновенной краской, например.
Теперь мы разобрались почему изображение получается искаженным.
Зеркала в медицине.
Зеркало как символ медицины – символ осторожности и честного исполнения
врачебного долга.
Зеркало в медицине —
общее название ряда инструментов, предназначенных для расширения полостных ран и
естественных каналов или для осмотра поверхностей, скрытых
наблюдения;
представляют собой прямые или изогнутые пластины с отполированными поверхностями и
ли стеклянные зеркала в соответствующей оправе.
от непосредственного В медицине из зеркал наиболее распространён лобный рефлектор — вогнутое зеркало с
отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза,
уха, носа, глотки и гортани. Зеркала многообразных конструкций и форм применяют также
для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т.д.
Заключение:
Таким образом, ответ на мой основополагающий вопрос – Можно ли придумать
замену зеркалу? Зеркало полезный, необходимый предмет во многих сферах жизни и
деятельности человека. В настоящее время всё больше и больше создаются новые
зеркальные аппараты для техники, науки и простого быта людей. Возможно, когданибудь
зеркало заменять другим более прочным материалом, но, кажется, это будет не скоро.
При работе над проектом я узнала много нового о применениях зеркал, с удивлением
обнаружила, что зеркала обладают таким большим количеством тайн и загадок, изучила его
свойства. Во время работы я столкнулась с такими трудностями, как поиск и отбор
нужной информации.
Работая над проектом, я научилась искать и отбирать нужную информацию, грамотно
создавать презентацию и проектный продукт.
Я считаю, что знания, полученные при создании проекта, помогут мне лучше понять мир, в
котором все мы живём.
Ресурсы:
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E5%F0%EA%E0%EB%EE
2. http://alexrune.do.am/forum/132731
3. http://vipglass.ru/article/khimicheskieifizicheskiesvoistvazerkal.html
4.
5. http://www.kakprosto.ru/kak802732kakizgotavlivayutzerkala
6. http://www.freeseller.ru/biznes/remesla/2531tekhnologijaizgotovlenijazerkala.html
7. http://classfizika.narod.ru/8_38serk.htm
http://www.kakprosto.ru/kak29451kaksdelatkrivoezerkalo
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Учебный проект по физике "Зеркала: необычное в обычном", выполненный ученицей 11 класса Шавриной Т
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.