Урок-конференция по химии для старших классов на тему 'Мир зеркала' (10-11 класс)

Урок - конференция по теме:

«Мир зеркала»

Вид урока: урок - конференция.

Необходимое время для реализации целей урока: 2 часа.

Цель: развивать познавательный интерес на основе межпредметных связей.

Задачи: Познавательные: сформировать представления о роли металлов в производстве зеркал, физико - химических свойствах зеркал и областях их применения; акцентировать внимание учащихся на возможностях интеграции знаний из курсов химии, физики, истории, литературы, математики; продолжить формирование умения работать с дополнительной информацией.

Развивающие: развивать умения выделять главное, существенное, сравнивать, обобщать; способствовать развитию эмоциональных качеств личности, формированию коммуникативных и рефлексивно - оценочных умений;

Воспитывающие: формировать научное мировоззрение, целостную картину мира.

Оборудование и реактивы: Образцы зеркал - плоские, вогнутые, выпуклые; микроскоп, школьный телескоп, видеокамера, зеркальный фотоаппарат, новогодние шары; выставка книг; химическая посуда и реактивы для проведения опыта «Реакция серебряного зеркала»; памятки по уходу за зеркалами.

Межпредметные связи: химия, физика, история, литература, математика.

План:

1. Вступительное слово учителя.

2. Представление «корреспондентов»

3. Сообщения учащихся.

а) группа «историков»

б) группа «химиков»

в) группа «физиков»

г) группа «литераторов»

д) группа «математиков»

е) группа «изобретателей»

ж) группа «экспертов»

4. Заключительное слово учителя.

5. Оценка работы учащихся

6. Рефлексия учащихся.

Ход урока

Учитель: вы можете себе представить жизнь без зеркала вообще? Проснуться утром - и не увидеть своего отражения? Кажется ерунда, мелочь. Ну и пусть, что нет зеркала. А ведь какой душевный дискомфорт! Недаром сказочных персонажей в качестве наказания лишали отражения. Вот сегодня с вами мы и поговорим о зеркалах. Что такое зеркало? В чём его сила? Откуда оно появилось? Как его изготавливают? На эти и другие вопросы мы сегодня попытаемся ответить.

Добро пожаловать в удивительный, таинственный, волшебный Мир зеркала! (слайд №3)

1 -Корреспондент: Для начала мы обратились к словарям и выяснили, что же такое зеркало.

2- корреспондент: Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: (слайд №4)

«Зеркало- физическая, гладкая плоская или кривая поверхность, отражающая свет по определённым направлениям относительно падающего луча».

Толковый словарь Владимира Даля(слайд №5)

«Зеркало - весьма гладкая, металлическая или стеклянная доска, отражающая предметы».

Словарь С.И.Ожегова: (слайд 6)

«Зеркало - гладкая отполированная блестящая поверхность(стеклянная, металлическая), дающая отражение находящихся перед ней предметов».

1-й Корреспондент: С чего же начать раскрывать свои тайны?

2-й Корреспондент: Давай выясним, где появилось первое зеркало? Кто его изобрёл? Эти вопросы адресуем группе «историков»

1-й историк. Вы когда - нибудь смотрелись в воду реки? Видели там отражение деревьев и неба? По существу, вы смотрелись в зеркало. Ведь зеркало - это гладкая поверхность, которая отражает свет и другие предметы. Очень важно, чтобы поверхность была гладкой. Чем более она гладкая, тем лучше отражение. Когда ветерок рябит воду, вы можете видеть только солнечные блики - и никаких других предметов.

Человек изобрёл зеркало в незапамятные времена. В древности зеркала делали из отполированного металла. Мы никогда не узнаем, когда человек придумал зеркало. Вероятно, он тоже часто смотрелся в гладкую поверхность пруда и видел там себя. В один прекрасный день человек стал специально полировать кусочки металла и придавать им нужную форму. Так появились зеркала.

2-й историк. Первые металлические зеркала из бронзы и серебра люди начали изготавливать в третьем тысячелетии до н.э. Они были широко распространены у народов Древнего Востока, а также позже - у древних греков и римлян. Последнее подтверждает большое количество полированных металлических пластинок, найденных при раскопках Помпеи.

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.

Уже тогда широко использовали карманные зеркальца, которые было удобно носить с собой. Их делали из круглой пластинки металла: меди, серебра, золота, бронзы. Такие зеркала были, конечно, не столь совершенными, как стеклянные, но в течение тысячилетий женщинам во всех концах планеты приходилось довольствоваться только ими.

Первыми, кто догадался делать стеклянные зеркала со слоем ртути или олова, были венецианцы. К 1300 году стали выпускать такие зеркала, и скоро они заменили металлические пластины. С этого времени небольшое ручное зеркало стало обязательной принадлежностью наряда богатой дамы. Его носили на золотой цепочки на шее или у пояса, вставляли в веер и т. д. Эта мода прошла лишь в XVII веке, когда вследствие мощного подъёма стеклоделия французскими мастерами был разработан метод отливки больших зеркальных стёкол на медных плитах с последующей их прокаткой. Парадные залы дворцов знати стали украшаться огромными зеркалами, и необходимость в постоянном ношении маленьких зеркал отпала.

Начиная с XV века лучшие стеклянные зеркала производились в ведущем центре европейского стеклоделия - Венеции (на острове Мурано). Они были небольшими по величине, но весьма дорогими. Их отражённая поверхность делалась из свинцово - сурьмяного сплава.

3-й историк. Рядом со знаменитым городом Венеция на каналах находится крошечный остров Мурано. В средние века он прославился искусными мастерами - стеклодувами. Здесь производились чудесные бокалы, кувшины, кубки, вазы из цветного стекла.

Пришло время, и Венеция, помимо муранского стекла, стала торговать очень дорогой продукцией - муранские мастера после долгих опытов открыли секрет зеркального производства.

Стеклоделы острова Мурано тщательно хранили свои секреты. За этим ревниво следила и вся Венецианская республика: мастера постоянно находились под надзором специальной тайной службы, им под страхом смерти запрещено было покидать остров.

Конечно по отношению к жителям Мурано это было жестоко, но Венеция оберегала таким образом свои финансовые интересы. Муранское стекло и зеркала стоили дорого, нельзя было упустить секрет их производства и дать возможность делать точно такие же в любой другой стране.

Однако вскоре после изобретения зеркального стекла, изготавливаемого надувным способом, В Венеции его в числе первых стали производить мастера Голландии и Германии.

В Италии расплавленную стеклянную массу выдували в длинные баллоны, затем разрезали их вдоль, расстилали на медном листе, наводили блеск и амальгировали.

При французском методе стеклянную массу разливали по гладкому столу и медленно охлаждали. Шлифовали стекло наждаком. Амальгирование происходило так: на гладком столе располагался оловянный лист, после него шёл тонкий слой ртути, а поверх расстилали лист стекла.

1 корреспондент . А я слышал о загадочных, волшебных зеркалах, которые изготавливались в Китае!

4-й историк. Историк:- Да, действительно, в 1832 году один из европейцев, совершивших путешествие по Китаю, привёз в Европу небольшое медное зеркальце - тонкую круглую пластинку, одна сторона которой была отполирована так, что в неё можно было смотреться. Такие зеркала были широко распространены в древности в разных местах Земли. Однако китайское зеркало обладало совершенно удивительными свойствами. Если оно отражало солнечный свет, то на стене, куда попадал отражённый луч, проступало отчётливо видимое изображение. Чаще всего это был текст заклинания для защиты от злых духов.

Исследователи установили, что подобные зеркала производились в Китае еще в IIIвеке до н. э. В книге «История древних зеркал» было написано, что изобретение таких зеркал относится к глубокой древности и секрет их изготовления утрачен.

Этими зеркалами заинтересовались современные физики. Но прошло целых сто лет до то, как эту тайну удалось разгадать знаменитому английскому физику Уильяму Бреггу. В 1932 году он опубликовал работу, в которой показал, что секрет китайского зеркала заключается в особых приёмах полировки его поверхности. Вначале на неё наносились необходимые иероглифы, а затем поверхность полировали до придания блеска. В ходе полировки поверхность сглаживали так, что глаз переставал замечать выпуклости. Они становились заметными только тогда, когда их освещал яркий солнечный свет.

1 корреспондент . Итак, зеркала могут быть металлическими, с тщательно отполированной поверхностью, и стеклянными, с нанесенными на их поверхность металлами.(слайд №7)

2.й корреспондент. А какие металлы используют для изготовления зеркал? Обратимся к «химикам» и почерпнем у них нужную информацию.

1-й химик. Металлы - химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической химической связью. 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 тем самым связывают их в твердые тела. Такой тип химической связи называют металлической связью. Она обуславливает важнейшие физические свойства металлов: пластичность и металлический блеск, которые широко используются как в народном хозяйстве, так и в искусстве. Своеобразный металлический блеск объясняется тем, что обобществленные электроны отражают световые волны. Самые блестящие металлы - ртуть (из который изготавливали в Среднее века знаменитые «венецианские зеркала») и серебро (из него теперь с помощью реакции «серебряного зеркала» изготавливают современные зеркала). Однако блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелко раздробленном виде имеют черный или темно - серый цвет.

2-й химик. Первыми зеркалами служили отполированные до блеска металлические пластинки из меди, золота, серебра. Но такие зеркала имели большой недостаток - на воздухе быстро темнели и тускнели. Какой же нашли выход из этой ситуации. После долгих опытов оказалось, что блестящий металлический слой можно нанести и на стекло. Так, в I веке н.э начали изготавливать стеклянные зеркала- стеклянные пластинки, соединенные со свинцовой или оловянной.

Делалось это так: вымыв спиртом стекло, очищали его тальком и к поверхности плотно прижимали оловянный листок. Сверху наливали ртуть и, дав ай 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 олово Sn и Hg). Но поскольку пары ртути очень ядовиты, производство ртутных зеркал было весьма вредным, да и сами зеркала содержали ртуть. Опасно было держать ртутные зеркала в жилых помещениях. Поэтому ученые продолжали искать замену для ртути. Ее открыли французский химик Франсуа Птижан и великий немецкий ученый Юстус Либих. Они предложили заменить ртуть серебром.

1-й корреспондент. Какие химические процессы лежат в основе изготовления таких зеркал? (слайд №8)

3 -й химик. Либих предложил изготавливать стеклянные зеркала с серебряным покрытием. Разработанный им метод состоял из следующих операций. Сначала к водному раствору нитрата серебра AgNO₃ добавляли водный раствор гидроксида калия KOH, что приводило к осаждению черно - коричневого осадка оксида серебра Ag₂O.

Один из химиков пишет уравнение реакции на доске:

2 AgNO₃ + 2 KOH = Ag₂O + 2 KNO₃ + H₂O

Осадок отфильтровали перемешивали с водным раствором аммиака NH_3:

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O= 2 {Ag(NH₃)₂}(OH)

В этой реакции оксид дисеребра переходил в раствор в виде гидроксида диамминсеребра (I). Затем в полученный прозрачный раствор погружают лист стекла, одна из поверхностей которого была тщательно обезжирена, и добавляли формальдегид НСОН.

Формальдегид восстанавливал серебро, которое осаждалось на очищенной поверхности стекла с образование стекла.

2 {Ag(NH₃)₂}(OH) + НСОН = 2 Ag + НСООNH₄ + 3NH₃ + H₂O

Серебро покрывало поверхность стекла блестящим налетом. Любопытно, что реакцию которую открыл Либих, так и назвали «реакцией серебряного зеркала».

Учитель: а мы с вами можем в лабораторных условиях получить «серебряное зеркало».(слайд №9)

Учитель проводит опыт «Реакция серебряного зеркала»

Колбу объемом 100мл до урока очищают от механических загрязнений, промывают ершиком с мыльной водой или нагревают в колбе раствор щелочи. Затем споласкивают водой, промывают хромовой смесью и наконец начисто промывают дистиллированной водой.

В колбу наливают на четверть объема 2 - процентный раствор нитрата серебра, затем постепенно добавляют раствор аммиака до тех пор пока образующийся в начале осадок не растворится в его избытке. К образующемуся раствору добавляют осторожно по стенке 05,-1 формалина и помещают колбу в стакан с горячей (лучше кипяченной) водой.

Вскоре в колбе появляется красивое серебряное зеркало!

4-й химик. 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, плавящий при 960,8⁰ С. Плотность серебра при 20⁰ С 10,5г/см³ , Т_кип = 2212⁰ С.

Серебряные зеркала были наилучшими по качеству отражения, и во многом остаются такими до сих пор.

Серебро устойчиво к атмосферным воздействиям, характеризуется высокой отражательной способностью и не дает оттенков. К сожалению, сегодня чисто серебряные зеркала являются редкостью даже для музеев.

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 олова (II) SnCL₂ . после этого стекло обливают раствором нитрата серебра AgnO_{3 ,} 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.

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.

Наиболее распространенный технический процесс производства зеркала серебрением состоит из следующих основных операций:

• Удаление с поверхностей стекла загрязнений и продуктов коррозии;

• Нанесение центров осаждения серебра;

• Собственно серебрение;

• Нанесение защитных покрытий на отражающий слой. Слайд №10)

Обычно толщина серебряной пленки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимической защиты отражающего слоя его покрывают медной пленкой, соизмеримой по толщине с серебряной. На медную пленку наносят различные лакокрасочные материалы - поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механические повреждения защитного слоя. Зеркала технического назначения изготавливают с отражающими пленками из золота, палладия, платины, свинца, хрома, никеля.

2 -й корреспондент. Серебро - драгоценный металл. Неужели нельзя заменить его другим металлом, менее дорогим?

5 -й химик. Можно. В последнее время зеркала изготавливают способом металлизации стекла катодными распылением и испарением в вакууме. Особенное распространение получает термическое испарение алюминия в вакууме. Испарение алюминия осуществляется со жгутом из вольфрамовой проволовки либо из жаропрочного тигля. Подготовка поверхности стекла к алюминированию выполняется еще более тщательно, чем пред химическим серебрением, и включает обезвоживание и обработку электрическим разрядом. Толщина алюминиевой пленки для получения зеркала максимальной отражательной способностью должна составлять 0,12 мкм. Благодаря повышенной химической стойкости алюминивые зеркала иногда используют как поверхности наружного отражения, которые защищаются оптически прозрачными слоями AL₂O₃, SiO₂, MgF₂. Обычно же слой алюминия покрывается непрозрачными лакокрасочными материалами, такими же как и при серебрении. Некоторая неравномерность по спектру и ухудшение отражательной способности алюминированных зеркал по сравнению с посеребренными оправданы значительной экономией серебра при массовом производстве зеркал.

Способами катодного распыления и термического испарения могут быть получены зеркала с пленками большинства металлов, а также диэлектриков.

6 -й химик. Серебряные зеркала на стеклянной основе до сих пор служат людям, однако их стойкость к действию высоких температур и вызывающих коррозию газов атмосферы невысока. Поэтому в технике их по возможности заменяют родиевыми. Отражательная способность родия несколько меньше, чем у серебра (95%), зато родированные поверхности не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. По этой причине родием покрывают рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов различного назначения. Особый блеск и красоту родиевое покрытие придает ювелирным изделиям.

1 -й корреспондент. А какое зеркало не «обманывает», дает высококачественное изображение?

7 - й химик. Самые 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 неодинаково отражает световые лучи различных цветов. Это значит, например, что цветная одежда, если ее рассматривать в зеркало, имеет несколько иную окраску, чем на самом деле.

Правда, глаз модницы, сидячей перед зеркалом, не в состоянии фиксировать такие перемены в ее туалете, но для многих приборов цветовая фальсификация просто недопустима. И серебряные, и оловянные, и ртутно - висмутовые зеркала грешат этим недостаткам. Индий же не только обладает чрезвычайно высокой отражательной способностью, но и проявляет при этом полнейшую объективность, совершенно одинаково относясь ко всем цветам радуги - от красного до фиолетового. Вот почему, чтобы свет, изучаемый далекими звездами, доходил до астрономов неискаженным, в телескопах устанавливают индиевые зеркала.

В отличие от серебра, индий не тускнеет на воздухе, сохраняя высокий коэффициент отражения. Между прочим, индий сыграл немало важную 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 окутывающий британские острова. Поскольку индий имеет низкую температуру плавления 156,2 ⁰ 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.

Учитель. Добавлю, что получить зеркальную поверхность можно, используя не только металлы, но и их соединения. Так, сульфат свинца PbS - непримечательный осадок бурного цвета. Но можно выделить его из раствора свинцовой соли с получением зеркальной поверхности.

Свинцово - сульфидное зеркало получают, используя любую растворимую соль свинца, например нитрат свинца Pb(NO₃)₂ или его ацетат Pb(СН₃ СОО)₂ , гидроксиды натрия NaOH на нитрат свинца в водном растворе образуется гексагидроксоплюмбат натрия.

Pb(NO₃)₂ + 6NaOH = Na₄ {Pb(OH)₆} + 2Na NO₃

Если ктакому раствору добавить тиокарбамид и равномерно нагревать, то вскоре можно почувствовать запах аммиака NH₃:

Na₄ {Pb(OH)₆} + CS(NH₂)₂ = PbS + NH₃ + Na₂ CO₃ + H₂ O + 2NaOH

В тщательно вымытом и обезжиренном реакционном сосуде сульфид свинца осаждается на стекле зеркально - блестящим слоем.

Интересно, что в тонком ( не более 1*10^-3 мм) слое сульфид свинца PbS является фотосопротивлением: электропроводность такого слоя при освещении резко возрастает.

2-й корреспондент. Пора узнать, какие же бывают зеркала?

1-й корреспондент. И какими свойствами обладают?

2-й корреспондент. Обратимся к группе «физиков», нам необходима их помощь.

1-й физик. (рассказ сопровождается демонстрацией зеркал: плоского; вогнутого - медицинский лобный рефлектор; выпуклого - новогодние шарики). Рассмотрите свое изображение в ногодних шариках. Почему изображение получается такими забавными?

1-й корреспондент. Поверхность выпуклая.

1-й физик. Да, наряду с плоскими зеркалами, которыми мы обычно пользуемся, существуют вогнутые и выпуклые.(слайд №11)

Плоским зеркалом называют плоскую поверхность, отражающую свет. Изображение предмета в плоском зеркале образуется за зеркалом, то есть там, где предмета на самом деле нет, на таком же расстоянии, на каком предмет расположен перед зеркалом.

Предмет и его изображение в плоском зеркале представляют собой не тождественные, а симметричные фигуры.

Например, зеркальное изображение правой руки представляет собой как будто бы левую руку.

Плоским зеркалом пользуются и в быту, и в технике при создании различных устройств и приборов.

Качество зеркала тем выше, чем ближе форма его поверхности к математической правильной. Максимально допустимая величина микронеровностей поверхности определяется назначением зеркала: для астрономических и некоторых лазерных зеркал она не должна превышать 0,1 наименьшей длины волны падающего на зеркало излучения. Отражающие поверхности вогнутых и выпуклых зеркал делают сферическими, параболоидальными, эллиптическими. Вогнутые зеркала концентрируют энергию пучка света, собирая его, выпуклые - рассеивают.

1-й корреспондент. Почему поверхности одних предметов отражают свет хорошо, а других - так себе? Почему одни выглядят зеркальными, а другие - матовыми? Наверное, дело заключается в том, насколько хорошо эти поверхности отполированы?

1-й физик. Действительно, посмотрите внимательно на устройство самого обычного зеркала(демонстрация плоского зеркала). Ведь это не что иное, как плоское зеркало, покрытое с одной стороны ровной, будто отшлифованной металлической пленкой. Благодаря стеклу эта поверхность металла может долго сохраняться плоской и отлично выполнять роль, как говорят прямого зеркала.

А теперь взглянем на плоскость фанерной двери, окрашенной белой краской (дверь кабинета). Она, конечно же, кажется нам светлой, но согласитесь, что никакого зеркального эффекта нет.

Всмотревшись, а еще лучше поводить пальцем по поверхности фанеры, мы убедимся в ее шероховатости. Значит, падающий на нее свет частично отражается в разные стороны. Иными словами, свет рассеивается.

Не надо забывать о том, что свет может и поглощаться. Хорошее зеркало даже в ясный жаркий день не нагреется, отразив почти все лучи. А белая ткань, несмотря на то, что рассеивает, отразит в разные стороны многих из падающих на нее лучей, часть из них все же поглотит и немного нагреется. А уж про темную ткань и говорить не приходится.

Положение оптического изображения, даваемого зеркалом, может быть определено по законам геометрической оптики, оно зависит от формы поверхности зеркала и положения изображаемого предмета.

Когда то наблюдения за обычными солнечными «зайчиками» навели на открытие закона отражения света. Звучит этот закон довольно просто; под каким углом лучик на зеркало падает, под таким и отражается. Чуть наклоним зеркало - и отраженный лучик так же отклонится в сторону.

Благодаря таким свойствами отражения мы можем увидеть себя в зеркале. Если зеркало ровное, то наше изображение в нем будет таким же, как мы, то есть неискаженным. Но вспомните «комнату смеха» - 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 изображения, их становится много, и они причудливым образом накладываются друг на друга

Использование закона отражения света позволило людям не только развлекать друг друга, но и создавать много полезных и важных приборов.

2-й корреспондент. Мы подошли к вопросу: где используются зеркала?

2-й физик. Зеркала используют в науке, технике, медицине. Свойство кривых зеркал концентрировать, фокусировать световые лучи широко используются, например, в телескопе. Разве он не собирает с большой площадью своего «глаза» - объектива - «урожай» световых лучей от далекой звезды? На сегодня наиболее крупные линзы, используются в телескопах, доходя до одного метра в диаметре. Больших размеров трудно достичь, и поэтому выгоднее прибегать к вогнутым зеркалам. Самый большой телескоп - отражатель изготовлен в нашей стране, диаметр его зеркала равен 6 метрам. Фокусируя лучи с помощью вогнутого зеркал, он усиливает светимость звезды и позволяем нам ее разглядеть. 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.

А если направить лучи не на вогнутую, а на выпуклую сторону зеркала? Легко догадаться, что тогда лучи не собираются вместе, а напротив, рассеиваются. Такой эффект обнаруживается, если посмотреть в блестящий выпуклый бок самовара.

Выпуклые зеркала, используются водителями, позволяют расширить сектор образа - в них видно больше предметов.

Зеркала применяются в сочетании с линзами, образуют группу зеркально - линзовых систем.

Зеркала с изогнутой поверхностью используются в прожекторах кораблей, маяках, фарах машин.

Как вести наблюдение за полем боя солдату, сидящему в окопе, если пули свистят так, что не высунуть и головы? Как узнать капитану подлодки, не выдав ее присутствия, что происходит на поверхности моря? Разумеется, вы вспомнили про перископ. Этот прибор легко сделать самим с помощью двух зеркал. Первое из них, отразив горизонтальный лучик, сделает его вертикальным. Второе, расположенное внизу, наоборот, «поймав» отвесный луч, отразит его горизонтально- прямо к нашим глазам.

Зеркала применяют для дополнительной подсветки, например при киносъемки. Отражающие свойства плоских зеркал используются в видоискателях фотоаппаратов и съемочных камер.

В медицине из зеркал наиболее распространен лобный рефлектор - вогнутое зеркало с отверстием посередине, предназначено для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. Зеркала многообразных конструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии. Например, врач - стоматолог должен получить увеличительное изображение части зуба с его внутренней стороны, чтобы оценить степень заболевания и начать лечение. Для этого требуется вогнутое зеркало с малым фокусным расстоянием. Чтобы рассматриваемое изображение зуба было прямом, объект наблюдения должен располагаться между фокусом и полюсом зеркала. Свет направляется на полость рта пациента.

2-й корреспондент. А еще зеркала помогают нам рассмотреть себя, причем с разных сторон. Выпускают даже трехстворчатые зеркала, благодаря которым мы можем увидеть, как выглядим сбоку. В парикмахерских с помощью второго зеркала вам покажут, хорошо ли подстрижен ваш затылок.

В старинных замках устанавливали целые системы зеркал, передающих изображение людей из одной комнаты в другую.

1-й корреспондент. Мы современные люди, так привыкли к зеркалам, что иногда не обращаем внимания на них. А ведь было время, когда зеркало казалось чудом, когда оно ценилось на вес золота. Зеркала украшали жилища. Шкафы, кровати, а порой и столы были в зеркалах. В богатых домах были даже зеркальные комнаты: стены, потолки, двери - все из зеркал. Знатные дамы заказывали себе платья, обшитые кусочками зеркала.

2-й корреспондент. А традиции гадать с помощью зеркал? Нам помощь «литераторов»…

1-й литератор. Гадания были широко распространены на Руси. Так в балладе русского поэта Василия Андреевича Жуковского «Светлана» упоминается о гадании возле зеркала(слайд №12)

Раз в крещенский вечерок

Девушки гадали

За ворота башмачок,

Сняв с ноги, бросали;

……………..

Вот в светлице стол накрыт

Белой пеленою;

И на том столе стоит

Зеркало с свечою;

Два прибора на столе.

«Загадай, Светлана;

В чистом зеркала стекле

В полночь без обмана

Ты узнаешь жребий свой:

Стукнет в двери милый твой

Легкою рукою;

Упадет с дверей запор;

Сядет он за свой прибор

Ужинать с тобою».

Вот красавица одна

К зеркалу садится;

С тайной робости она

В зеркало глядится;

Темно в зеркале; кругом

Мертвое молчание;

Свечка трепетным огнем чуть лиет сиянье…

Александр Сергеевич Пушкин в романе «Евгений Онегин повествует о святочных гаданиях:

Татьяна верила преданьям

Простонародной старины,

И снам, и карточным гаданиям, и предсказаньям луны.

Ее тревожили приметы;

Таинственно ей все предметы

Провозглашали что нибудь,

Предчувствия теснили грудь.

…………………………………………….

Морозна ночь, все небо ясно;

Светил небесный дивный хор

Течет так тихо, так согласно…

Татьяна на широкий двор

В открытом платьице выходит,

На месяц зеркало наводит;

Но и в темном зеркале одна

Дрожит печальная луна..

Существует много методов гадания с применением зеркала. Самые известные - с помощью двух зеркал и свечи или с помощью одного зеркала и свечи. Святочные гадания на жених известны с давних времен. И сейчас гадают таким же образом, кто в шутку, а кто и в серьез. И даже то, что начинается как шутка, становится чем - то серьезным и настоящим, когда перед тобой в темноте разворачивается бесконечный зеркальный коридор.

1-й корреспондент. Вот - вот, здесь скорее больше сказочного вымысла, чем правды.

Хотя…я лично люблю сказки. Давайте вспомним, в каких их них упоминается зеркало?

В.И.Губарев. «Королевство кривых зеркал»

А.С.Пушкин. «Сказка о мертвой царевне и семи богатырях»

Г._Х.Андерсен «Снежная королева»

В.С.Мальт. «Стеклянная история»

Л. Кэрролл. «Алиса в Зазеркалье».

1-й корреспондент. Льюис Кэрролл был математиком. Интересно, а какие законы зазеркалья он описал в своей бессмертной книге «Алиса в Зазеркалье»? я читал эту книгу, но там все так запутанно…

2-й корреспондент. Давай попросим группу математиков внести ясность в этот вопрос.

1-й математик. В зеркале все предметы «переворачиваются», предстают обращенными. Если вы протяните своему отражению правую руку, то увидите, что оно протягивает вам левую. Вот что пишет Кэрролл: «…я тебе расскажу все, что знаю про Зазеркальный дом. Во - первых, там есть вот эта комната, которая начинается прямо за стеклом. Она совсем такая же, как наша гостиная…только все так наоборот»!

Но почему в своем зеркальном отражении мы видим, что зеркало меняет левую и правую стороны, но не меняет верх и низ, хотя по условиям симметрии, меняться должны все направления?

Оказывается, когда мы стоим перед зеркалом, то мысленно как бы отходим его сбоку и становимся за ним. Поэтому меняется правое с левым.

А вот если представить, что мы перевалились через зеркало сверху, так, чтобы голова была внизу, то тогда нам казалось бы, что менялись верх и низ, а левое и правое оставались на месте. Нормальный человек, естественно, скорее «обойдет» зеркало, чем будет «переваливаться» через него.

Законы движения в зазеркалье так же выведены, так и неподвижные отражения. В самом деле, коль скоро в ответ на помахивание правой руки отражение машет левой, то если вы желаете попасть в какое -то в зазеркалье, нужно идти в прямо противоположную сторону. Маленькая героиня Кэрролла этого не знала, поэтому «…куда бы она ни шла, где бы она ни сворачивала, всякий раз, хоть убей, она выходила снова к дому..». и только пройдя в противоположном направлении, она вышла туда, куда хотела.

2-й математик. Но выбор направления - это еще не все. Любопытнее другое. В нашем мире скорость есть частное от деления расстояния на время, то есть v=S/t. В зазеркальном мире все наоборот. Там v=t/S. Кэрролл был не просто сказочником, а математиком, рассказывающим сказку, и смог превосходить Эйнштейна. «…Самое удивительное то, что деревья не бежали, как следовало ожидать, им навстречу; как ни стремительно неслись Алиса и Королева, они не оставляли их позади… «Далеко еще?» - с трудом вымолвила наконец Алиса. «Не еще, а уже! - ответила Королева. - Мы пробежали мимо десять минут назад! Быстрее!...» сложно двигаться в зазеркальном мире тому, кто привык к законам «предзеркалья». Это следствие закона движения, приведенного выше, - при большой скорости время велико, а расстояние мало. Чем выше скорость, тем меньше пройденное расстояние. Чем быстрее бежала Алиса во времени, тем более она оставалась на том же месте в пространстве.

1-й корреспондент. Удивительно! Просто чудеса!

Учитель. Но чудеса встречаются не только в задуманном мире. В книге Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» есть такие слова: « А зеркало, и точно, стало таять, словно серебристый туман по утру». С этого таяния и начались удивительные приключения Алисы в другом, зеркальном мире. Ученых же, занимавшихся исследованием и разработкой новых материалов, ждали не менее сильные переживания и захватывающие открытия, чем те, что достались Алисе при встрече с шахматной Белой Королевой, Шалтай - Балтаем и другими жителями Зазеркалья.

Начало было положено исследованием оптических тонких пленок редкоземельных металлов иттрия и лантана. Эти металлы, как и более распространенные щелочноземельные (магний, кальций), способны поглощать водород и образовывать гидриды, которые при нагревании могут разлагаться, вновь выделять водород. Гидриды в отличии от металлов - соединения ионные, поэтому их очень тонкие пленки должны быть прозрачными. Идея авторов работы, опубликованной в английском журнале «Nature», и состояла в том, чтобы тонкую зеркальную пленку иттрия превращать по желанию в прозрачную пленку гидрида иттрия и наоборот, добываясь при этом нового оптического эффекта.

Реальное положение оказалось сложнее простой схемы: иттрий образует не одну, а три гидридные фазы - твердый раствор водорода в металле (соединение внедрения в кристаллическую решетку), дигидрид YH₂ и тригидрид YH₃. Обратимого превращения удалось добиться только между фазами ди и тригидридов: увеличивая давление водорода - получали YH_3, уменьшали YH_2. Дигидрид обладает кристаллическими свойствами, поэтому его пленка дает зеркальное отражение, тригидрид - скорее ионное соединение, и должен быть прозрачен. К сожалению электронные свойства YH₃ таковы, что его полной прозрачности добиться невозможно: он поглощает синие лучи (фотоны с относительно высокой энергией) и имеет желтый оттенок.

Был испытан магний, для которого характерно образование только одного соединения с водородом -дигидрида MgH₂ но и этот металл для создания чуда - зеркала оказался малопригодным. Здесь причины иные: скорость образования MgH₂ невелика, переключения в прозрачное состояние приходится ждать часами.

Найти выход из такого положения удалось и Исследователькой лаборатории фирмы «Филипс» (Голландия, г. Эйнндховен). Согласно статье в том же журнале «Nature», сплав магния с редкоземельным металлом гадолинием Mg₇OGd₃O легко, всего за 1 с, переключается с зеркального состояния при малых давления водорода на прозрачное при больших. Правда, выяснилось, что в изученной системе не два оптически разных состояния, а три, и при средних давлениях водорода пленка сплава и не зеркальная, и не прозрачная, а просто темная. Еще одна трудность состоит в том, что прозрачность достигается только при давлении водорода атмосферного.

Как же сегодня может выглядеть «переключаемое» зеркало?

Представим себе окно с двумя прозрачными стеклами, как в обычных жилых домах нашей климатической зоны. На одном из стекол с внутренней стороны нанесена тонкая пленка сплава, поверх нее - еще более тонкая, всего 20 нм, прозрачная пленка палладия (легко поглощает водород и может переносить его в сплав). К герметично закрытому пространству между стеклами ведут трубки для подачи и откачивания водорода.

К системе подсоединен источник водорода, например тот же сплав, но в виде порошка: при одной температуре он поглощает водород, при другой выделяет. Такие системы интенсивно разрабатывают во многих странах мира для автомобилей нового поколения, с водородно - воздушным двигателем.

При дальнейшей разработке в окнах - хамелеонах, наверное, будут использовать более простые, электрохические способы, насыщения сплава водородом. Пространство между стеклами можно заполнить щелочным раствором, который при пропускании тока станет диссоциировать, выделяя водород, или, наоборот, будет соединяться с водородом.

2-й корреспондент. Где же можно использовать такие окна, меняющие всегда свои свойства?

Учитель. Они, конечно же, привлекут архитекторов, поскольку дают возможность построить здания с обычным эффектом. Способность к переключению можно использовать для создания дисплеев, осветительных систем, дорожных указателей, и многого другого.

1-й корреспондент. Необычные окна могут регулировать освещенность квартиры, школьного класса или других помещений: мало солнечного света - они прозрачны, излишне много света - они зеркальные, отражают, создают прохладу.

2-й корреспондент. Удивительно, казалось бы - самое обычное зеркало, а сколько тайн, загадок… сколько простора для новых открытий, изобретений…

1-й корреспондент. Так давайте спросим у группы «изобретателей»: какие открытия, связанные с зеркалами, были сделаны в последнее время?

1-й изобретатель. Уникальное зеркало изобретено в Японии в 2004 году. Оно не дает не зеркальное, а прямое отражение объекта. То есть 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 собрали аквариум с треугольным сечением, наполненный водой. Две его стенки образуют обычные зеркала, соединенные под прямым углом отражающими поверхность 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 отражению. Однако изобретатели считают его полезным, например, для актеров или спортсменов.

2-й изобретатель. Специалисты национального политехнического института Мексики работают над созданием электронной системы так называемого зеркала будущего, способного прогнозировать эволюцию человеческого лица. «Конечно же, наше зеркало будущего планировалось не для удовлетворения праздного любопытства, хотя сможет выполнять и эти функции», - сообщила журналистам руководитель проекта Джессика Рохас.

Устройство, способное создавать перспективную фотографию человеческого лица, станет незаменимым при розыске людей, потерявших много лет назад. Создаваемая система, по мнению исследоватей, сможет учитывать изменения, которые будут происходить с внешностью человека с возрастом. При этом в качестве «точек отсчета» будут использоваться специфические черты лица.

Система получила название «Катун», по имени бога у племен майя, обитавших на территории нынешней Мексики в доколумбову эпоху. Электронное устройство создается на базе компьютера «Пентиум». Чтобы увидеть себя в более зрелом возрасте, понадобится только фотография.

Учитель. Какие еще вопросы вас интересуют?

1-й корреспондент. После нашего интервью я проникся такими уважением к обычным зеркалам, что не могу не спросить: как за ними ухаживать?

2-й корреспондент. Тогда послушаем наших «экспертов».

Группа экспертов.(слайд №13)

• Зеркала боятся сырости и солнца. Яркие солнечные лучи не должны падать прямо на зеркало;

• Зеркала лучше всего вытирать сухой, мягкой тряпкой, а а раз -два в месяц протирать не оставляющих волокон полотняной тряпкой, смоченной уксусом. Зеркало будет блестеть, если в воде, которой его моют, развести немного синьки. Можно также протирать зеркало настоем чая;

• Зеркало, засиженное мухами, лучше всего протереть разрезанной луковицей, а затем вымыть холодной водой. Нашатырный спирт применять не следует.

• Если задняя сторона зеркала ничем не защищена, ее нельзя вытирать сырой тряпкой, просто осторожно, чтобы не оцарапать, сотрите или сметите с нее пыль;

• Зеркало быстро портится, если находится в помещении с повышенной влажностью. Для продлевания службы зеркала следует создать герметическую прослойку между ним и рамой. Делают это так; зеркало вынимают из рамы и на пазы намазывают тонкий слой стеклянной замазки. После этого зеркало ставят на прежнее место и осторожно придавливают. Избыток замазки разравнивают по пазу, а зеркало укрепляют в раме гвоздями без шляпок. Затем сверху защитного слоя, имеющегося на оборотной стороне зеркала, наносят еще два слой масляного лака. Второй слой наносят после высыхания первого.

• Одеколон легко снимает с зеркал мельчайшие капельки лака для волос;

• Для лучшей сохранности зеркал, наносящихся в ванной и других влажных помещений, надо смазывать обратную сторону (амальгаму) составом из растопленного воска и скипидара (1:2)

Всем обучающимся раздаются памятки по уходу за зеркалами.

1-й корреспондент. Итак, пора подводить итоги. Нас окружает мир зеркал. Мы привыкли к ним. Мы спокойно смотримся по утрам, поправляем прическу или улыбаемся своему отражению. И совершенно не задумываемся, что зеркало - не столь простое устройство, каким кажется на первый взгляд.

2-й корреспондент. Мы познаем себя, мы идентифицируем себя, сравниваем с другими людьми, а это можно сделать только с помощью зеркала.

Учитель. Я предлагаю вам закончить нашу статью таким стихотворением:(слайд №14,15)

Нам лица наши зеркало покажет,

Познать себя и мир оно позволит.

О горестях, о радостях расскажет.

Да, призадуматься над этим стоит!

Казалось бы, что зеркало - пустяк:

Кусок стекла, металл с обратной стороны…

Но стоит что то сделать нам не так,

Процесс зеркальный изменить -

И вот, увы….

Ни отражения нет, ни глубины!

О зеркало! Магический предмет!

Ты - сплав стекла, надежды, серебра.

Пригодно в телескопе, в маяке,

И модница к тебе добра.

В калейдоскопе, в микроскопе, да вежде,

В видеокамере, в прожекторе найдется

С тончайшей пленкою металла на стекле

Деталь важнейшая, что зеркалом зовется.

Вот и подошел к концу наш урок. Корреспонденты собрали богатейший материал для статьи.

Мы попытались объединить разрозненные факты о зеркалах из различных областей знаний - химии, физики, истории, литературы, математики.

В память о нашей встрече участникам конференции вручаются буклеты.

Приложение (презентация)