鏡の表面コーティングはどのように光と相互作用しますか？
のサプライヤーとして表面コーティングされたミラー、私は、鏡面の表面コーティングが光とどのように相互作用するかという魅力的な世界を探求する特権を持っていました。この相互作用は、ミラーの機能に基づいているだけでなく、日常の家庭用使用から高技術科学機器まで、幅広いアプリケーションにも影響を与えます。
ミラーとの光相互作用の基本
表面コーティングが光とどのように相互作用するかを理解するには、まず光反射の基本原理を把握する必要があります。光が表面に衝突すると、3つの主なことが起こる可能性があります。反射、吸収、または送信することができます。ミラーの場合、目標は反射を最大化し、吸収と伝播を最小限に抑えることです。
光は電磁波であり、鏡の表面に当たると、光波の電界と磁場が鏡のコーティングの荷電粒子（電子）と相互作用します。この相互作用により、電子が振動し、振動すると光波が発生します。再放射光の方向は、反射の法則によって支配されます。これは、発生角（光が表面に当たる角度）が反射角（光が表面から跳ね返る角度）に等しいと述べています。
表面コーティングの種類とその光 - 相互作用する特性
シルバーコーティングされたミラー
シルバーコーティングミラー最も一般的なタイプのミラーの1つです。銀は、その電気伝導率が高いため、可視光の優れた反射器です。銀の遊離電子は、入射光波の電界に応じて簡単に振動することができます。光が銀 - コーティングされた鏡に衝突すると、これらの電子は光のエネルギーを素早く吸収し、それを再放射し、高品質の反射をもたらします。
銀色の鏡の反射率は非常に高く、通常は可視光スペクトルで約95〜98％です。ただし、銀は酸化と腐食も発生しやすいです。銀が酸化すると、表面に酸化銀の層が形成され、その反射率が低下し、鏡に黄色がかったまたは鈍い外観を与えます。銀コーティングを保護するために、多くの場合、保護層が上部に適用されます。
保護されたシルバーミラー
保護されたシルバーミラー銀酸化の問題に対処します。通常、銅や塗料などの材料で作られた保護層が、銀コーティングの上に追加されます。銅層は、酸素と湿気が銀に届かないようにする障壁として機能しますが、塗装層は物理的損傷に対する追加の保護層を提供します。
この保護コーティングは、光と銀層との相互作用に大きな影響を与えません。光はまだ薄い保護層を通過し、銀の表面から反射します。保護された銀色の鏡の全体的な反射率は高いままであり、保護されていない銀色の鏡と比較して寿命がはるかに長くなっています。
他のコーティング
アルミニウムコーティングなど、鏡に使用される他の種類の表面コーティングもあります。アルミニウムは銀よりも安価で、光のリフレクターでもあります。可視スペクトルでは、約85〜90％の反射率があります。アルミニウムコーティングは、銀コーティングよりも酸化に対して耐性がありますが、銀のように高品質の反射を提供しない場合があります。
金属コーティングに加えて、誘電体コーティングもミラーに使用できます。誘電コーティングは、異なる誘電体材料の複数の層（電気伝導率が低い材料）で作られています。これらのコーティングは、干渉の原理に基づいて機能します。光が複数の層を通過すると、波長に応じて、異なる層からの反射光波が互いに強化またはキャンセルします。これにより、誘電体 - コーティングされたミラーは、他の光を伝達しながら、特定の光の波長を反射するように設計されます。たとえば、光学器具では、誘電体 - コーティングされたミラーを使用して、異なる色の光を分離したり、特定の波長の反射を強化したりできます。
光と表面の相互作用に影響する要因 - コーティングされた鏡
コーティングの厚さ
表面コーティングの厚さは、光と鏡との相互作用に重要な役割を果たします。金属コーティングの場合、より厚いコーティングは一般に、より多くの電子が光と相互作用するために利用できることを意味し、反射率を高めることができます。ただし、コーティングが厚すぎると、脆くなり、ひび割れや剥離が発生しやすくなります。
誘電コーティングの場合、各層の厚さは慎重に制御されて、望ましい干渉効果を実現します。層の厚さのわずかな変動でさえ、異なる波長での鏡の反射率を大幅に変化させる可能性があります。
表面の粗さ
ミラーコーティングの表面粗さも光の反射に影響します。滑らかな表面により、光をより鏡面的な（鏡 - 同様の）方法で反射させることができます。ここでは、反射光線が互いに平行になります。対照的に、粗い表面は異なる方向に光を散らし、拡散反射をもたらします。高品質の鏡の場合、コーティングの表面は非常に滑らかである必要があります。研磨などの製造プロセスは、滑らかな表面仕上げを実現するために使用されます。
入射角
光が鏡面に衝突する角度も反射に影響を与える可能性があります。入射角が増加すると、鏡の反射率が変化する可能性があります。一部のコーティングの場合、反射率は発生率の大きな角度で低下する場合があります。これは、入射光の角度が変化するにつれて、光とコーティングの間の相互作用が変化するためです。ソーラーコレクターや自動車用ミラーなど、さまざまな角度で光が鏡を打つ可能性があるアプリケーションでは、広範囲の角度にわたって良好な反射性を維持するためにコーティングを設計する必要があります。
光 - コーティングの相互作用に基づくアプリケーション
家庭用鏡
私たちの日常生活では、家庭用鏡は、表面 - コーティングされた鏡の最も一般的な用途の1つです。シルバーの高い反射率 - コーティングまたは保護された銀色の鏡は、自分自身と周囲の明確で正確な反射を見ることができます。ミラーコーティングの滑らかな表面により、反射が鋭く、歪みがないことが保証されます。
光学器具
望遠鏡、顕微鏡、カメラなどの光学器具では、ミラーは光の指導と集中に重要な役割を果たします。誘電体 - コーティングされたミラーは、これらのアプリケーションでよく使用されます。これは、特定の光の波長を反射するように正確に設計できるためです。たとえば、望遠鏡では、誘電コーティングを備えた鏡を使用して、目に見える光を反射しながら赤外線を伝達します。これは、天文学研究のために他の機器で検出できます。
太陽エネルギーシステム
ソーラーミラーは、太陽エネルギーシステムで使用され、日光をレシーバーに集中させます。これらのミラーの表面コーティングは、太陽スペクトル（可視、赤外線、紫外線を含む）に高い反射率を持つ必要があります。アルミニウム - コーティングまたはシルバー - コーティングされたミラーは、ソーラーコレクターで一般的に使用されています。これらのミラーの日光の発生角は1日を通して変化するため、広範囲の角度よりも高い反射率を維持するためにコーティングを最適化する必要があります。
調達のための連絡先
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参照
- ヘクト、ユージーン。 "光学。"アディソン - ウェスリー、2002年。
- 生まれ、マックス、エミール・ウルフ。 「光学の原理：光の伝播、干渉、回折の電磁理論。」ケンブリッジ大学出版局、1999年。
- Malitson、IH「融合シリカの屈折指数のスペシメン間比較。」 Journal of the Optical Society of America、Vol。 55、いいえ。 10、1965、pp。1205-1208。