Односторонняя зеркальность
Односторонее стекло, односторонее зеркало, полупрозрачное стекло, шпионское стекло (SpyGlass), зеркало Гезела. Во многих фильмах (особенно детективных) можно увидеть «односторонние» зеркала. Находящиеся в комнате не могут видеть, кто за ними наблюдает, они видят лишь свое отражение. В то же время снаружи посетители легко могут рассмотреть подозреваемых. Можно ли создать такое стекло?
Свойства стекла
Такие полузеркальные действительно существуют и применяются для скрытного наблюдения за людьми (в целях контроля за поведением или шпионажа), либо для защиты помещения от посторонних взглядов.
Такое стекло должно быть прозрачным — чтобы пропускать свет (так, чтобы зрители могли видеть изображение). В то же время оно должно обладать зеркальными свойствами.
Часть света, падающего на стекло отражается передней и задней поверхностями стекла, часть — проходит через стекло и часть поглощается, нагревая стекло и затем излучаясь в инфракрасном спектре. Количество света, проходящего через стекло определяется коэффициентом пропускания света (T — доля пропускаемого света), Количество отражаемого света определяется коэффициентом отражения (R — доля отражаемого света). Причем R + T ≤ 1 (т.е. падающий на среду свет либо проходит через стекло, либо отражается, либо поглощается внутри среды и нагревает ее).
Согласно оптическим законам Френеля, коэффициенты отражения зависят только от оптических свойств среды (коэффициента преломления n) и от угла падения луча. Так как с обеих сторон стекла находится воздух при условиях, подходящих для жизни человека (а его оптические свойства зависят только от влажности, температуры и давления и меняются очень слабо), то стекло будет обладать одинаковыми свойствами (коэффициентами преломления n, отражения R, пропускания T, поглощения K) как для световых лучей попадающих из «скрытого» пространства так и в него.
Тогда за счет чего можно достичь эффекта односторонней видимости?
Решение и физические процессы
Принцип действия зеркального стекла в том, что затемненный интерьер не виден на фоне яркого отражения.
Полупрозрачных зеркал, которые пропускали бы свет в одну сторону и не пропускали во вторую, не существует (это был бы «демон Максвелла»). Зеркало Гезела в физическом смысле (как конструкция односторонней видимости, которая не зависит ни от освещенности, ни от других условий работы) — противоречит физическим законам. Используется это понятие в основном в психологии для обсуждения морально-этических вопросов.
Математическое решение
Пусть освещенность внутри «скрытого» помещения — i, а снаружи I.
Тогда внутрь помещения будет попадать I x T светового потока извне и i x R отраженного изображения.
Световой поток наружу также состоит из двух: i x T (изображение помещения) и I x R (собственное уличное отражение).
Необходимые нам требования превращаются в простые математические уравления:
- Прозрачность для зрителя внутри помещения означает, что поток снаружи должен быть значительным и превосходить освещенность внутри (хорошая видимость будет при превышении в 5 раз):
Чем больше коэффициент пропускания T — тем лучше мы будет видеть улицу из помещения.
В то же время для того, чтобы с улицы не видно было интерьер помещения коэффициент отражения R должен быть в разы больше, чем коэффициент пропускания (нужно не забывать, что они связаны друг с другом: R + T ≤ 1 ).
Отношение I / i в формулах показывает, во сколько раз освещенность снаружи больше, чем освещенность внутри. Чем ярче снаружи и чем темнее внутри, тем лучше выполняются наши требования.
Характерная освещенность для различных условий:
| Условия | Освещённость, лк |
|---|---|
| Солнечными лучами в полдень | 100 000 |
| На открытом месте в пасмурный день | 1 000 |
| В светлой комнате вблизи окна | 100 |
| В комнате при искусственном освещении | 50-100 |
| От полной луны | 0,2 |
| От ночного неба в безлунную ночь | 0,0003 |
В дневное время отношение I / i принимает значение 100÷1000 в зависимости от ясности погоды. В ночное время отношение составляет менее 0,1.
На практике для наиболее зеркальных поверхностей максимальный коэффициент пропускания T составляет 10%÷15%. Коэффициент отражения R составляет около 60%÷70% (еще около 20÷30% света поглощается стеклом). Это — оптимальное решение для необходимых требований. Т.е. R / T в лучшем случае менее 7;
Поэтому зритель в помещении будет отчетливо видеть улицу до тех пор пока разница освещенностей I / i не станет меньше 10÷100. Т.е. уже через некоторое время после заката улица будет видна не слишком хорошо. В ночное время зрители в помещении не увидят ничего.
Для того же, чтобы быть скрытыми от глаз наблюдателей на улице необходимо, чтобы разница освещенностей I / i была не менее 2. Поэтому видеть снаружи помещение можно будет поздно в сумерки, когда на улице будет лишь немного светлее, чем внутри.
Для того, чтобы избежать этого, необходимо увеличить освещенность снаружи хотя бы в 2 раза по сравнению с помещением. Это обозначает, что перед стеклом с односторонней прозрачностью может понадобиться установить лампы, которые будут создавать в ночное время освещение ярче, чем внутри помещения.
Производство одностороннего зеркала
Чем же отличается такое односторонне зеркало от обычного и как его изготовить?
Обычные зеркала — это как правило стекло с нанесенным на его заднюю сторону отражающим покрытием (различными сплавами олова, серебра, меди, титана или алюминия). При этом напыление очень плотное и слой напыления толстый.
Зеркала с односторонней прозрачностью изготавливаются аналогично, но слой напыления тонкий и пропускает часть света. Альтертнативный вариант — нанесение полупрозрачной зеркальной пленки. Ее можно наносить на существующее остекление.
Стоимость обоих методов одинакова, одинаков и принцип работы (см. выше). Устойчивость к механическим воздействиям (царапинам, ударам), температурным условиям и влажности примерно одинакова.
Основное отличие — зеркальное напыление делается в цеху, автоматизированно. Поэтому качество продукции не зависит от мастера, выполняющего работы. Но такое стекло изготавливается только в специализированных цехах и в течение некоторого времени (в зависимости от технологии производства).
Зеркальная пленка может наноситься по месту, в т.ч. на уже существующее остекление. Однако, нанесение пленки требует хороших навыков и специального инструмента, чтобы не было допущено брака при наклеивании (пузырей, отслоениий, различных неровностей, инородных вкраплений или пыли, и т.д.). Также зеркальная пленка может наноситься совместно с укрепляющей защитной пленкой.
Заключение
Несложно создать стекло с односторонней зеркальностью (в т.ч. превратить существующее окно в такую поверхность). Это можно сделать как напылением, так и нанесением зеркальной пленки.
Но при любой реализации такого зеркала его «односторонность» будет зависеть от освещенности снаружи и внутри. Без дополнительного освещения ночью — оно будет работать в «обратном» режиме: можно будет увидеть лишь собственное изображение внутри помещения. С улицы же будет видно все. Не существует способа обойти эти законы физики.
Днем или при дополнительное ночном освещении снаружи такое стекло будет работать как одностороннее зеркало.
AbavaNet, Москва, 2009.
© Все права на статью принадлежат AbavaNet technology
При публикации, цитировании или ином использовании данного текста, или любой его части необходима явная и недвусмысленная ссылка на данную статью с указанием правообладателя. Подробнее — см. раздел «Правовая информация»
Коммерческое использование текста либо любой его части без письменного согласия правообладателя (AbavaNet technology) может преследоваться в судебном порядке согласно законодательству РФ.
Источник
«Бесконечное зеркало» своими руками
Данная статья была найдена одном из популярных блогов, и чтобы не нарушать целостность — далее сохранён авторский текст: блуждая по просторам Youtube, наткнулся на завораживающее видео с демонстрацией работы данного нехитрого устройства. Первое впечатление от просмотра было настолько сильным, что руки сами начали вбивать в Google поиск интернет-магазинам, где можно было узнать цену и приобрести его. Цена была не сказать чтоб кусачая, но интереса покупать готовый девайс не было. Поразмыслив минут 15 над устройством, было решено собрать своими руками.
Поиск материалов
В идеале нам понадобится зеркало, зеркальное с одной стороны и прозрачное с другой. Либо полупрозрачное, т.к. выключив устройство мы имеем возможность пользоваться им как обычным зеркалом.
Забегая вперед, скажу что остановил выбор на зеркальной пленке из хоз.мага.
— Обычное зеркало
— Зеркальная пленка
— Пенополистирол для корпуса
— Лист стекла (оконного)
— Два листа наждачной бумаги
— Шпатель и шпаклевка
— Нож для резки полистирола
— Гирлянда китайская синяя на 100 светодиодов
— Лобзик
— Стеклорез
— Присоска
Сборка
Из стекла вырезаем круг. Делается это следующим образом:
Проходим стеклорезом по кругу, а потом от круга, радиально, нарезаем прорези от круга к краям.
Затем простукиваем все линии снизу стеклорезом, до появления легких трещин под линиями. Потом ложим под круг полотенце и рукой отламываем лишнее. Однако, первый раз в одном месте получилось криво, пришлось переделывать. Диаметр стекла уменьшился с 40 до 35см.
Получается что-то наподобие этого:
Далее, берем наждачку и точильный камень, и под струей воды (обязательно под струей воды) зачищаем края. Без фанатизма, главное чтобы острых краев не было.
Обрезаем заготовку для зеркала. Важно: резать только со стороны стекла, ни в коем случае не по серебрению.
Итак, теперь вырезаем корпус. Берем полистерол, я вырезал из него квадрат и наметил на нем будущее кольцо.
Затем, с помощью лобзика и ножа вырезаем кольцо, и маркером разметим первые дырки для диодов. Да, кстати, кольцо (внутренняя его часть) сделано на 1 см меньше чем зеркало, чтобы припуск везде был в 5 мм по краям. Будет на что клеить в дальнейшем.
Делаем дырки для диодов (я плавил паяльником).
Делаем еще одно кольцо, наносим пленку на стекло
Собственно, вот сравнение пленки и зеркала. Эффект, как говорится, на лицо. Время начать сомневаться в этой затее.
Но финиш близок, подключаем нашу елочную гирлянду.
Даже с кучей проводов эффект просто потрясающий, в стиле кибер панк наверное.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
Как сделать полупрозрачное зеркало своими руками
Полупрозрачное зеркало – это особый вид стекла, который с одной стороны выглядит как зеркало, а с другой – как затемненное стекло. Использованием полупрозрачного зеркала мы обязаны американскому психологу А. Гезеллу, впоследствии более усовершенствованный вариант изделия начал носить его имя. Кто же первый изготовил подобные полотно – неизвестно.
Такие зеркала еще называют «шпионскими». Все потому, что они позволяют человеку вести скрытое наблюдение за присутствующими в помещении, оставаясь полностью незамеченным, ведь тот, за которым наблюдают, будет видеть только свое отражение.
Особенности изготовления и принцип работы
Как уже было сказано выше, светопрозрачное зеркало – это несколько стекол, соединенных между собой. На стекла наносят тонкий слой металла, как правило, применяют титан. Дополнительные добавки в виде примесей металлов и их оксидов помогают получить полотна разных оттенков, уровень отражения которых тоже варьируется.
Титановое покрытие очень прочное и износоустойчивое. Зеркала, покрытые им, не имеют ограничений в сферах использования, поскольку выдерживают механические и ветровые нагрузки, высокий уровень влажности, температурные колебания.
Уровень светопропускания у изделий разнится. Так, есть полотна с меньшим процентом пропускания света на уровне 5-7% и с высоким – 15-20%.
Для изготовления полупрозрачных зеркал Гезелла используют стекло толщиной от 4 до 10 миллиметров. Показатель толщины не влияет на уровень пропускной способности и степень отражения. В специальном полностью закрытом цеху на полотно наносят титановое напыление, и оно готово к использованию после охлаждения. Для увеличения прочности стекло дополнительно закаливают. Это способствует также повышению безопасности, поскольку в случае разбития оно распадется на мелкие кусочки без острых краев.
Как же работает полупрозрачное зеркальное полотно? Часть попадающего на поверхность света отражается, а часть – проходит. Это происходит в обоих направлениях. Если зеркалом-шпионом отгородить светлое помещение от темного, то со стороны хорошо освещенного изделие будет казаться обычным зеркалом, а со стороны темной комнаты – затемненным окном.
Сферы применения
Одностороннее зеркало используется во многих областях.
В комнатах для допросов.
Они позволяют следить за человеком, не отвлекая его внимание.
В медицинских учреждениях.
При проведении операций и других манипуляций с присутствием зрителей.
В детских центрах, садах.
Для наблюдения за детьми.
В местах большого скопления людей.
В магазинах, аэропортах, выставочных залах.
При строительстве больших архитектурных зданий.
Нередко полупрозрачными зеркалами отделывают фасад строения, что придает ему оригинальности и привлекательности.
В сфере дизайна.
Используют в качестве вставок в дверные полотна, как ширму и межкомнатную перегородку.
После того, как зеркало-шпион установлено, важно правильно организовать освещение в двух смежных помещениях. У наблюдателей должно быть в 5 раз темнее, иначе ничего не получится.
Как сделать самому?
Естественно, сделать настоящее полупрозрачное зеркало в домашних условиях невозможно, поскольку выполнить покрытие титаном и полировку зеркал весьма затруднительно. Между тем, есть вариант реализовать похожий эффект, используя специальную зеркальную пленку.
Зеркальная пленка сделана на основе полимерных материалов. Она фильтрует до 99% солнечных лучей и изначально применяется для оклеивания окон. Правильно ее наклеив, если смотреть с обратной стороны, видно только отражение, однако при включенном в помещении свете эффект пропадает.
Если вы решите тонировать стекло, купить зеркало не понадобится. А что пригодится точно:
- самоклеющаяся зеркальная пленка;
- пульверизатор;
- широкий шпатель;
- салфетка;
- жидкое мыло или шампунь.
Этапы превращения стекла в полупрозрачное зеркало включают:
- Подготовка. Максимально очистить помещение от пыли, подготовить место работы. Положить стекло на чистую поверхность.
- Нанесение пленки. Стеклянное полотно вымыть мыльным раствором и после высыхания снова увлажнить (вода + мыло). Вырезанную по размеру пленку (плюс 2 см с каждой стороны) наложить на поверхность стекла.
- Коррекция. Разровняйте шпателем пленку, двигаясь от центра к краям. Между полотнами есть мыльная вода, поэтому пленочное изделие можно двигать, размещая его правильно. Если все получилось, с помощью шпателя выгоняем влагу.
- Сушка. Пленка должна полностью высохнуть, скрепившись со стеклом. На это уходит от 1 до 2 недель. Если все сделано как надо, при образовании пузырьков воздуха они самостоятельно пропадут через время.
Полупрозрачные зеркала – украшение и интересное дизайнерское решение. Их смело можно применять не только в общественных, образовательных и медицинских учреждениях, но и в домашнем интерьере. Правильно, продуманно использованное зеркало-шпион поможет сделать обстановку оригинальной, а в некоторых случаях – очень романтичной.
Источник