Spiegel (optica)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Vaas voor een spiegel
Spiegel in het verkeer
Zijspiegel van auto
Mount Hood wordt weerspiegeld in een meer
Bronzen spiegel met Chinese draak (uit de Tang-dynastie)

Een spiegel is een voorwerp dat licht (en andere soorten elektromagnetische straling) weerkaatst volgens de wet "hoek van inval = hoek van terugkaatsing".

Men onderscheidt naar de vorm van het spiegelende oppervlak :

  • Een vlakke spiegel: een spiegel met een vlak oppervlak. Het beeld is bij zo'n spiegel even groot als het origineel.
  • Een holle spiegel: een spiegel met als spiegelend oppervlak een gedeelte van de binnenzijde van een bol of paraboloïde. Een scheer- of make-upspiegel is daarvan een goed voorbeeld. Voor het brandpunt van een holle spiegel treedt vergroting van het beeld op, zoals bij een make-upspiegel. Voorbij het brandpunt treedt omkering van het beeld op. Een nauwkeurig geslepen holle spiegel, meestal in de vorm van een paraboloïde, wordt gebruikt in een spiegeltelescoop.
  • Een bolle spiegel: een spiegel met een bol spiegelend oppervlak. Een bolle spiegel verkleint het beeld, maar vergroot het gezichtsveld. Verkeersspiegels en achteruitkijkspiegels van vrachtwagens zijn toepassingen hiervan. Een bolle spiegel wordt ook gebruikt als secundaire spiegel in bepaalde types spiegeltelescopen, zoals de Cassegrain-telescoop.
  • Een lachspiegel: een spiegel met een grillig gevormd spiegelend oppervlak, waardoor het beeld vertekend wordt.

Voor meer over holle en bolle spiegels zoals voor gebruik in telescopen e.d. zie Lens (optica).

De meeste spiegels bestaan uit een glazen plaat met op de achterkant een dun laagje reflecterend materiaal, veelal zilver of aluminium. Ter bescherming van het reflecterende laagje is dit afgedekt met enkele laklaagjes. Er zijn ook spiegels die bestaan uit een glanzend gepolijste, vlakke metalen plaat.

Voor sommige toepassingen worden ook prisma's als spiegel gebruikt waarvan zijden verzilverd zijn of waar van totale reflectie gebruikgemaakt wordt. Voorbeelden hiervan zijn de prismakijker en het pentaprisma van spiegelreflexcamera's, evenals de zogenaamde tripelspiegels of hoekspiegels in bepaalde types retroflectoren.

Bij vlakke spiegels zien we als gevolg van de wijze van terugkaatsen van de lichtstralen een spiegelbeeld op gelijke afstand van de spiegel als het voorwerp voor de spiegel en in afmetingen daaraan gelijk.

Een helder wit vlak kaatst ook (bijna) al het opvallende licht terug, maar verstrooit het daarbij in alle richtingen. Zo'n vlak is daarom geen spiegel.

Er zijn ook "half-doorlatende" spiegels. Deze worden gebruikt als „beam splitter” in bepaalde optische instrumenten, zoals bepaalde types interferometers. Ook worden ze gebruikt als eenrichtingsspiegel: de persoon voor de spiegel ziet zichzelf in de spiegel, maar wie achter de spiegel staat ziet eveneens die persoon. Dit wordt gebruikt wanneer personen onopvallend dienen geobserveerd te worden, bijvoorbeeld bij speltherapie van kinderen en ondervragingen, en als confrontatiespiegel.

Toepassingen van spiegels:

  • kijken naar iets dat men moeilijk rechtstreeks kan bekijken (eventueel gecombineerd met vergroting of verkleining):
    • zichzelf bekijken
    • naar achteren kijken (achteruitkijkspiegel)
    • om een hoek kijken (ook twee keer, zoals bij een periscoop); ook om iets te zien zonder op het idee te komen opzij te kijken, zoals voor dieren met een wildspiegel
  • zonder gezien te worden bekijken (zie boven)
  • met meerdere spiegels het licht in een apparaat van een bepaalde grootte een grotere afstand laten afleggen (zoals soms bij een kijker, zie boven)
  • met een holle spiegel concentreren van zonnestraling voor thermische zonne-energie

Geschiedenis[bewerken]

Vermoedelijk is de eerste "spiegel" een wateroppervlak, waarin een mens zich weerspiegeld zag. Echte spiegels als voorwerp werden in de oudheid gemaakt van metaal. Gegoten of geslagen platte schijven van koper, brons of zilver werden glanzend gepolijst om als spiegel te kunnen dienen. In de Bijbel wordt al over spiegels gesproken (Exodus 38:8):

Men maakte het bronzen wasbekken en het bronzen onderstel, en gebruikte hiervoor de spiegels van de vrouwen die bij de ingang van de ontmoetingstent samengestroomd waren.

In het Oude Egypte werden lang voor het begin van onze jaartelling al bronzen spiegels gemaakt uit gepolijste ronde schijven koper of brons. Men kende toen ook wel glasachtige spiegels van obsidiaan met een gepolijst oppervlak.

Na de uitvinding van glas werden door de Romeinen ook spiegels van glas gemaakt, door het glas te bedekken met een laagje metaal. Men heeft bij een opgraving in Duitsland een spiegel gevonden met goudlaag aan de achterzijde, beschermd met een laklaag.

Nadat omstreeks de 14e eeuw het glasblazen werd uitgevonden, maakte men spiegels door een grote bol te blazen en daarin door de blaaspijp een mengsel van metalen als lood, antimoon en tin te gieten. Na afkoeling sneed men de bol in stukken en verkreeg zo enkele bolle spiegels.

In een later stadium maakte men ook zogenaamde kwikspiegels: glas bedekt met tinamalgaam als reflecterende laag. Men had ongeveer 3 delen tin op 1 deel kwik nodig. Al in de 13e eeuw werd een dergelijk procedé beschreven, maar de precieze datum van de eerste fabricage is niet bekend. In de 16e eeuw heeft dit procedé algemeen invoering gevonden. Uit een brief uit 1507 van de gebroeders Danzola del Gallo uit het plaatsje Murano in de buurt van Venetië, waarin deze om het privilege vragen om gedurende 25 jaar dergelijke spiegels te maken, blijkt ook dat in Duitsland en Vlaanderen deze techniek al werd toegepast. Kwikspiegels waren toentertijd erg duur: bij de afwikkeling van de nalatenschap van de Franse minister Jean-Baptiste Colbert in 1683, bracht een Venetiaanse spiegel van 115 x 65 cm met zilveren lijst bijna drie keer zoveel op als een schilderij van Rubens.

Gedurende zo'n 400 jaar waren kwikspiegels de belangrijkste spiegels, ondanks de moeilijke fabricage. Men legde op een tafel een blad tinfolie en bracht daarop als rand een lattenwerk aan. Dan goot men kwik op de folie dat met een doek in het tin gewreven werd zodat tinamalgaam gevormd werd. Vervolgens goot men nog een laag kwik op de folie en legde op het kwik een schone glasplaat die, met een wollen doek ter bescherming, met stenen verzwaard werd. Daarna haalde men de rand van latten weg om het overtollige kwik te laten afvloeien. Na enkele dagen werd de glasplaat om verder te "drogen" op een stellage gezet. Niet alleen was het een moeizaam en langdurig procedé, maar ook zeer ongezond omdat kwikdampen erg giftig zijn. Daarom worden tegenwoordig geen kwikspiegels meer gemaakt. Zo werd de fabricage van kwikspiegels in Nederland in 1886 verboden.

In de 19e eeuw vond men een chemische methode uit om spiegels van een laagje zilver te voorzien. Vrij zeker is de Duitse scheikundige Justus von Liebig de uitvinder, maar in Engelse literatuur wordt de naam Drayton genoemd, in Franse Petit-Jean en in Italiaanse Choron. Liebig publiceerde al in 1835 een artikel waarin staat:

...wenn man Aldehyd mit einer Silbernitratlössung mischt und erhitzt, scheidet sich Silber auf der Wand des Glases ab und es entsteht ein brillianter Spiegel.
(...als men aldehyde met een zilvernitraatoplossing mengt en verhit, scheidt zich zilver af op de wand van het glas en er ontstaat een schitterende spiegel.)

Dit principe werd verder ontwikkeld, en vormt de basis voor vele procedés en octrooien.

De fabricage van spiegels vindt tegenwoordig plaats op een lange band, waarop de glasplaten gelegd worden. De band voert de platen door een reinigingsstation, waar de platen gereinigd worden met ceriumoxide, krijt en water en vervolgens gedroogd worden. Daarna worden de platen verzilverd met behulp van zilvernitraat. Omdat de dunne laag zilver nog enigszins transparant is en ook zeer kwetsbaar, wordt op het zilver een laagje koper aangebracht. Ter bescherming worden vervolgens twee laklagen aangebracht.

Het spiegelglas werd aanvankelijk gegoten, en dit procedé stond aan de basis van de moderne spiegelglasproductie.

Spiegelfabricage in Nederland[bewerken]

Spiegels werden in Nederland op diverse plaatsen vervaardigd in kleine bedrijven. Zo beeldt Jan Luyken in zijn: Het Menselyk Bedryf ook de spiegelmaker af. Een bekende spiegelfabriek was die van J. Vorstenberg, welke in 1857 werd opgericht te Amsterdam en uiteindelijk werden in 1889 de gebouwen van de machinefabriek "De Atlas" aan de Zoutkeetsgracht betrokken. In 1915 was sprake van Spiegel- en lijstenfabriek "De Atlas". In dat jaar bestonden er in Nederland 15 spiegelfabrieken, waarvan diverse de naam stoomspiegelfabriek voerden.

Trivia[bewerken]

Las meninas van Velázquez. De ouders van de prinses poseren voor de schilder en zijn zichtbaar in de spiegel op de achtergrond.
  • Als twee mensen dezelfde houding aannemen, wordt in lichaamstaal gesproken over spiegelen.
  • De spiegel komt in vele oude volksverhalen, in mythen en in sprookjes voor, waarschijnlijk omdat de spiegel door de primitieve mens als een magisch voorwerp werd beschouwd.
    • ‘Spiegeltje, spiegeltje aan de wand’, is een spreuk van de boze stiefmoeder uit Sneeuwwitje
    • De spiegel is het symbool van de Japanse zonnegodin Amaterasu.
    • Narcissus uit de Griekse mythologie werd verliefd op zijn eigen spiegelbeeld.
    • Een spiegel breken zou zeven jaar ongeluk brengen (Zie ook: bijgeloof).
    • ‘De ogen zijn de spiegel van de ziel’ (Leonardo da Vinci).