من أقدم تاريخ مسجل ، كان البشر مفتونين بالانعكاسات. من المفترض أن سحر نارسيس من خلال انعكاسه في بركة من الماء ، وتُنسب قوى سحرية إلى المرايا في القصص الخيالية. تقدمت المرايا من أحواض عاكسة وأسطح معدنية مصقولة إلى المرايا الزجاجية المحمولة باليد والحمامية. لقد تم استخدامها في الديكور الداخلي منذ القرن السابع عشر ، وما زالت الأسطح العاكسة على السيارات وفي ردهات الفنادق تحظى بشعبية في التصميم الحديث. تستخدم المرايا لأغراض عملية أيضًا: فحص مظهرنا ، وفحص ما وراءنا على الطريق ، وبناء ناطحات السحاب ، وصنع أدوات البحث العلمي ، مثل المجاهر والليزر.
طبيعة المرايا الحديثة لا تختلف اختلافًا جوهريًا عن بركة الماء. عندما يضرب الضوء أي سطح ، سوف ينعكس بعضه. المرايا هي مجرد أسطح ناعمة ذات خلفيات لامعة ومظلمة تعكس بشكل جيد للغاية. يعكس الماء بشكل جيد ، والزجاج ينعكس بشكل سيء ، ويعكس المعدن المصقول بشكل جيد للغاية. قد يتم تغيير درجة الانعكاس - مقدار الضوء المرتد من السطح - وانتشار السطح - ما هو الاتجاه المرتد من السطح -. هذه التعديلات هي مجرد تحسينات ، ولكن. بشكل عام ، جميع الأسطح العاكسة ، وبالتالي ، جميع المرايا ، هي في الواقع نفس الطابع.
المرايا من صنع الإنسان كانت موجودة منذ العصور القديمة. غالباً ما كانت المرايا الأولى عبارة عن صفائح من المعدن المصقول وكانت تستخدم بشكل شبه حصري من قبل الطبقات الحاكمة. غالبًا ما ينعكس المظهر ، وفي بعض الحالات يتحدد ، الموقف والسلطة في المجتمع ، وبالتالي فإن الطلب على النظارات تبدو مرتفعًا ، كما كان الطلب على تحسين تقنيات صناعة المرآة. أصبحت الفضة - عملية طلاء الجزء الخلفي من ورقة زجاجية بالفضة المذابة - الطريقة الأكثر شيوعًا لصنع المرايا في القرن السابع عشر. كان الزجاج المستخدم في هذه المرايا المبكرة مشوهًا في كثير من الأحيان ، مما يخلق تموجًا في الصورة. في بعض الحالات الشديدة ، كانت الصور التي تنعكسها هذه المرايا تشبه تلك التي نراها في مرآة بيت المرح اليوم. تجعل تقنيات صناعة الزجاج والمعادن الحديثة من السهل إنتاج ألواح زجاجية مسطحة للغاية ومغلفة بشكل موحد على الظهر ، مما يحسن وضوح الصورة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن جودة المرآة تعتمد على الوقت والمواد المستهلكة في صنعها. قد تعكس مرآة المحفظه باليد صورة مشوهة ، في حين أن مرآة الحمام الجيدة لن تحتوي على الأرجح على أي تشوهات ملحوظة. المرايا العلمية مصممة بدون أي عيوب أو صفات مشوهة على الإطلاق. في حين أن مرآة الحمام الجيدة قد لا تحتوي على أي تشوهات ملحوظة. المرايا العلمية مصممة بدون أي عيوب أو صفات مشوهة على الإطلاق. في حين أن مرآة الحمام الجيدة قد لا تحتوي على أي تشوهات ملحوظة. المرايا العلمية مصممة بدون أي عيوب أو صفات مشوهة على الإطلاق.
تؤثر تكنولوجيا المواد بشكل كبير على جودة المرآة. ينعكس الضوء بشكل أفضل من الأسطح غير المنتشرة ، أي السلس والمعتم ، وليس الشفاف. أي عيب في هذا الترتيب سوف ينتقص من فعالية المرآة. تم توجيه الابتكارات في صناعة المرايا إلى تسطيح الزجاج المستخدم وتطبيق الطلاء المعدني بسمك موحد ، لأن الضوء المتنقل عبر سماكة مختلفة من الزجاج على أجزاء مختلفة من المرآة ينتج عنه صورة مشوهة. بسبب هذه المخالفات ، تجعلك بعض المرايا تبدو أرق وأكثر بدانة من المعتاد. إذا كان الخدش المعدني على المرآة مخدوشًا أو رقيقًا في البقع ، فسيكون سطوع الانعكاس غير متساوٍ أيضًا. إذا كان الطلاء رقيقة جدا ، قد يكون من الممكن أن نرى من خلال المرآة. هذه هي الطريقة التي تصنع المرايا في اتجاه واحد. يتم طلاء الطبقة غير المعتمة على دعامة معدنية رفيعة ويتم إضاءة جانب واحد فقط من المرآة (الجانب العاكس). يتيح ذلك للمشاهد على الجانب الآخر ، في غرفة مظلمة ، رؤية ما حدث.
مواد أولية
الزجاج ، المكون الرئيسي للمرايا ، هو عاكس ضعيف. يعكس فقط حوالي 4 بالمائة من الضوء الذي يصيبه. ومع ذلك ، فإنه يمتلك خاصية التوحيد ، خاصة عند التلميع. هذا يعني أن الزجاج يحتوي على عدد قليل جدًا من الحفر بعد التلميع وسيشكل قاعدة فعالة لطبقة عاكسة من المعدن. عند ترسب الطبقة المعدنية ، يكون السطح متساويًا للغاية ، دون أي صدمات أو آبار. يعتبر الزجاج أيضًا مادة جيدة للمرايا لأنه يمكن تشكيله في أشكال مختلفة للمرايا الخاصة. صفائح زجاجية مصنوعة من السيليكا ، والتي يمكن استخراجها أو تكريرها من الرمال. الزجاج المصنوع من بلورات السيليكا الطبيعية يعرف باسم الكوارتز المنصهر. هناك أيضًا نظارات صناعية ، يشار إليها باسم السيليكا المنصهرة الاصطناعية. السيليكا ، أو الكوارتز ،
يتم استخدام أنواع قليلة من الزجاج للمرايا العلمية عالية الجودة. تحتوي هذه العناصر عادةً على بعض المكونات الكيميائية الأخرى لتقوية الزجاج أو جعله مقاومًا لأطراف بيئية معينة. Pyrex ، على سبيل المثال ، هو زجاج البورسليكات - زجاج يتكون من السيليكا والبورون - يستخدم عندما يجب أن تتحمل المرايا درجات حرارة عالية.
في بعض الحالات ، ستقوم الطبقة السفلية البلاستيكية كذلك بالزجاج. على وجه الخصوص ، غالبًا ما تصنع المرايا على لعب الأطفال بهذه الطريقة ، بحيث لا تنكسر بنفس السهولة. يتم تصنيع البوليمرات البلاستيكية من البترول والمواد الكيميائية العضوية الأخرى. يمكن حقنها في أي شكل مرغوب ، بما في ذلك الألواح والدوائر المسطحة ، ويمكن أن تكون غير شفافة أو شفافة كما يتطلب التصميم.
يجب أن تكون مغلفة هذه المواد الأساسية لجعل مرآة. الطلاءات المعدنية هي الأكثر شيوعا. مجموعة متنوعة من المعادن ، مثل الفضة والذهب والكروم ، هي مناسبة لهذا التطبيق. كانت الفضة هي المرآة الأكثر شعبية منذ مائة عام ، مما أدى إلى صياغة المصطلح "silvering". غالبًا ما يكون للمرايا القديمة المدعومة بالفضة خطوط داكنة خلف الزجاج ، لأن المادة كانت مغلفة بشكل رفيع وغير متساوٍ ، مما تسبب في تقلبها أو خدشها أو تشويهها. في الآونة الأخيرة ، قبل عام 1940 ، استخدم مصنعو المرايا الزئبق لأنه انتشر بالتساوي على سطح الزجاج ولم يشوه. تم التخلي عن هذه الممارسة أيضًا في نهاية المطاف ، لأنها تسببت في مشكلة الختم في السائل السام. اليوم ، الألومنيوم هو الطلاء المعدني الأكثر استخدامًا للمرايا.
يتم أحيانًا طلاء المرايا ذات الدرجة العلمية بمواد أخرى ، مثل أكاسيد السيليكون ونيتريدات السيليكون ، بما يصل إلى مئات الطبقات ، يبلغ سمك كل منها 10000 من البوصة. يتم استخدام هذه الأنواع من الطلاءات ، التي يشار إليها باسم الطلاءات العازلة ، من تلقاء نفسها كعاكسات ، وتشطيبات واقية على الطلاء المعدني. فهي أكثر مقاومة للخدش من المعدن. تستخدم المرايا العلمية أيضًا الطلاء الفضي ، وأحيانًا الطلاء الذهبي أيضًا ، لعكس ضوء لون معين من الضوء بشكل أو بآخر.
التصميم
قد يكون انتظام السطح أهم خصائص التصميم للمرايا. يجب أن تتوافق مرايا الاستخدام المنزلي مع نفس مواصفات ألواح النوافذ وزجاج إطار الصورة تقريبًا. يجب أن تكون الألواح الزجاجية المستخدمة مسطحة ودائمة بشكل معقول. المصمم بحاجة فقط تحديد سمك المطلوبة ؛ على سبيل المثال ، المرايا السميكة أكثر متانة ، لكنها أثقل أيضًا. عادة ما يكون للمرايا العلمية أسطح مصممة خصيصًا. يجب أن تكون هذه الأسطح ناعمة بشكل موحد ضمن عدة دورات من بوصة واحدة ، ويمكن تصميمها بانحناء محدد ، تمامًا مثل عدسات النظارات. مبدأ التصميم لهذه المرايا هو نفس مبدأ النظارات: قد يكون المقصود من المرآة تركيز الضوء وكذلك عكسه.
سيحدد تصميم المرآة أيضًا نوع الطلاء المستخدم. يتم اختيار مواد الطلاء بناءً على المتانة والانعكاسية المطلوبة ، ووفقًا للغرض المقصود من المرآة ، يمكن تطبيقها على السطح الأمامي أو الخلفي للمرآة. يجب أيضًا تحديد أي طبقات لاحقة من الطلاء الواقي في هذه المرحلة. بالنسبة لمعظم المرايا الشائعة ، سيتم تطبيق الطلاء العاكس على السطح الخلفي للزجاج لأنه أقل عرضة للتضرر هناك. الجانب الخلفي ثم كثيرا ما شنت في أ
تتضمن الخطوة الأولى في تصنيع المرايا قطع وتشكيل الفراغات الزجاجية. عادة ما يتم القطع باستخدام منشار مع غبار الماس المضمن في النصائح. بعد ذلك ، يتم وضع الفراغات في آلات الطحن الضوئية ، والتي تستخدم سائل جلخ بالإضافة إلى صفيحة طحن لإنتاج لمسة ناعمة للغاية على الفراغات. ثم يتم تطبيق المادة العاكسة في المبخر ، الذي يسخن الطلاء المعدني حتى يتبخر على سطح الفراغات.
إطار من البلاستيك أو المعدن وذلك لإغلاق الطلاء بالكامل من الهواء والأشياء الحادة.للاستخدام العلمي ، يجب مراعاة اللون ، أو الطول الموجي للضوء ، والذي ستنعكسه المرآة. بالنسبة للضوء المرئي القياسي أو المرايا الضوئية فوق البنفسجية ، تكون طبقات الألمنيوم شائعة. إذا كان سيتم استخدام المرآة مع ضوء الأشعة تحت الحمراء ، فمن الأفضل طلاء الفضة أو الذهب. الطلاء العازلة هي أيضا جيدة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. في النهاية ، يعتمد اختيار الطلاء على المتانة وكذلك مدى الطول الموجي ، وقد يتم التضحية ببعض الانعكاسية من أجل المرونة. على سبيل المثال ، يكون الطلاء العازل مقاومًا للخدش أكثر من الطلاء المعدني ، وعلى الرغم من التكلفة الإضافية ، غالبًا ما تضاف هذه الطلاءات أعلى المعدن لحمايتها. عادة ما يتم تطبيق الطلاء على المرايا العلمية على السطح الأمامي للزجاج ، لأن الضوء الذي ينتقل عبر الزجاج سوف يشوه دائما إلى درجة صغيرة. هذا غير مرغوب فيه في معظم التطبيقات العلمية.
عملية التصنيع
قطع وتشكيل الزجاج
- 1 الخطوة الأولى في تصنيع أي مرآة هي قطع الخطوط العريضة للزجاج "فارغة" لتناسب التطبيق. إذا كانت المرآة لسيارة ، على سبيل المثال ، سيتم قطع الزجاج ليناسب تركيب المرآة على السيارة. على الرغم من قيام بعض الشركات المصنعة للمرايا بتقطيع الزجاج الخاص بها ، إلا أن البعض الآخر يتلقى الزجاج الذي تم قطعه بالفعل إلى فراغات. بغض النظر عمن يقوم بتقطيع الزجاج ، يتم استخدام شفرات صلبة ومدببة بدقة للقيام بعملية القطع. غالبًا ما يتم استخدام مخطوطات أو مناشير الماس - وهي نقاط معدنية حادة أو مناشير تحتوي على غبار الماس فيها - لأن الماس سوف يلبس الزجاج قبل أن يلبس الزجاج الماس. تعتمد طريقة القطع المستخدمة بالكامل على الشكل النهائي الذي ستتخذه المرآة. في إحدى الطرق ، يمكن استخدام الشفرات أو الكتبة لقطع الطريق من خلال الزجاج ؛ ثم يمكن استخدام الضغط لكسر الزجاج على طول خط النتيجة. في طريقة أخرى ، تستخدم الآلة المنشار الماسي لتقطيع الزجاج بالكامل من خلال سحب الشفرة للخلف وللأمام أو لأعلى ولأسفل عدة مرات ، مثل المنشار الآلي. عادة ما يتم القطع قبل تطبيق الطلاء المعدني ، لأن الطبقة قد تقشر الزجاج نتيجة للقطع. البديل لقص الزجاج لتشكيل الفراغات هو قولبة الزجاج في حالته المنصهرة.
- ثم يتم وضع 2 الفراغات في آلات طحن البصرية. تتكون هذه الآلات من لوحات قاعدة كبيرة مليئة بالاكتئاب التي تحمل الفراغات. يتم وضع القاعدة المملوءة فارغة على صفيحة معدنية أخرى مع شكل السطح المطلوب: مسطحة ، محدبة ، أو مقعرة. ينتشر مركب الطحن - سائل شجاع - فوق الفراغات الزجاجية حيث يتم فركه أو لفه على السطح المنحني. العمل مشابه لطحن البهارات بمدافع الهاون والمدقة. يقوم الحصى الموجود في المجمع بالتآكل التدريجي للسطح الزجاجي إلى أن يتحمل نفس شكل لوحة الطحن. يتم استخدام فريك أدق وأدق حتى يصبح السطح أملسًا للغاية ومتساوي.
تقنيات طحن اليد موجودة كذلك ، لكنها تستغرق وقتًا طويلاً للغاية ويصعب التحكم فيها. يتم استخدامها فقط في الحالات التي يكون فيها الطحن الميكانيكي مستحيلًا ، كما هو الحال مع الأسطح الكبيرة جدًا أو غير المعتادة. يمكن أن تستوعب المطحنة الضوئية التجارية من 50 إلى 200 فراغ ، وكلها مصقولة في وقت واحد. هذا هو أكثر كفاءة بكثير من طحن اليد. حتى البصريات المتخصصة يمكن صنعها ميكانيكيا في المعدات القابلة للتعديل.
تطبيق المواد العاكسة
- 3 عندما يتم تشكيل الأسطح الزجاجية بشكل مناسب ومصقول حتى النهاية على نحو سلس ، فهي مغلفة بأي مادة عاكسة اختارها المصمم. بغض النظر عن مادة الطلاء ، يتم تطبيقها في جهاز يسمى المبخر. المبخر عبارة عن غرفة فراغ كبيرة مزودة بلوحة عليا لدعم المرايا الفارغة ، وبوتقة أقل لصهر معدن الطلاء. يطلق عليه ذلك لأن المعدن يتم تسخينه في بوتقة إلى درجة أنه يتبخر في الفراغ ، وإيداع طلاء على سطح الزجاج يشبه إلى حد كبير التنفس الساخن سيؤدي إلى تبخير نافذة باردة. تتمركز الفراغات على الثقوب الموجودة في اللوحة العلوية والتي تسمح للبخار المعدني بالوصول إلى سطح الزجاج. يمكن تسخين المعادن إلى عدة مئات أو آلاف الدرجات (حسب درجة غليان المعدن) ، قبل أن تتبخر. يتم التحكم في درجة الحرارة وتوقيت هذا الإجراء بدقة بالغة لتحقيق السُمك المناسب للمعادن. تخلق طريقة الطلاء هذه أسطحًا موحدة جدًا وعاكسة للغاية.
- 4 سيتم نقل شكل الثقوب في اللوحة العلوية إلى الزجاج في المعدن ، مثل الطلاء من خلال الاستنسل. وغالبا ما يستخدم هذا التأثير لنمط المرآة عن عمد. يمكن تطبيق الإستنسل المعدني أو الأقنعة على سطح الزجاج لإنشاء نمط أو أكثر.
- 5 يتم تطبيق الطلاء العازل - إما كطبقات عاكسة أو كطبقات واقية فوق الطبقات المعدنية - بنفس الطريقة تقريبًا ، باستثناء أن الغازات تستخدم بدلاً من القطع المعدنية. عادة ما تستخدم أكاسيد السيليكون ونيتريدات السيليكون كطلاءات عازلة. عندما تتجمع هذه الغازات في حرارة شديدة ، تتفاعل لتشكل مادة صلبة. يشكل منتج التفاعل هذا طلاء مثلما يفعل المعدن.
- 6 يمكن الجمع بين عدة خطوات تبخر لصنع طبقة متعددة. قد يتم تبخير المواد العازلة الشفافة أعلى المعدن أو غيرها من المواد العازلة لتغيير الخصائص العاكسة أو الميكانيكية للسطح. على سبيل المثال ، غالبًا ما تحتوي المرايا المزودة بالفضة على الجزء الخلفي من الزجاج على طبقة عازلة معتمة مطبقة لتحسين الانعكاسية ومنع المعدن من الخدش. المرايا أحادية الاتجاه هي استثناء لهذا الإجراء ، وفي هذه الحالة يجب توخي الحذر الشديد لعدم إتلاف الطبقة المعدنية الرقيقة.
- 7 أخيرًا ، عندما يتم تطبيق الطلاء المناسب ، يتم تثبيت المرآة النهائية في قاعدة أو معبأة بعناية في عبوة مقاومة للصدمات للشحن.