Чому ми бачимо відображення в дзеркалі?

Людина здатна бачити завдяки світлу. Кванти світла - фотони володіють властивостями і хвилі, і частинки. Джерела світла поділяють на первинні та вторинні. У первинних - таких як Сонце, лампи, вогонь, електричний розряд - фотони народжуються в результаті хімічних, ядерних або термоядерних реакцій.

Вторинним джерелом світла служить будь-який атом: поглинувши фотон, він переходить в збуджений стан і рано чи пізно повертається в основну, випромінюючи новий фотон. Коли промінь світла падає на непрозорий предмет, всі складові промінь фотони поглинаються атомами на поверхні предмета.

Збуджені атоми практично негайно повертають поглинену енергію у вигляді вторинних фотонів, які рівномірно випромінюються на всі боки.

Якщо поверхня шорстка, то атоми на ній розташовані безладно, хвильові властивості світла не проявляються і сумарна інтенсивність випромінювання дорівнює алгебраїчній сумі інтенсивності випромінювання кожного перєїзлучать атома. При цьому незалежно від кута спостереження ми бачимо однаковий світловий потік, відбитий від поверхні, - таке відображення називається дифузним. Інакше відбувається відображення світла від гладкої поверхні, наприклад, дзеркала, полірованого металу, скла.

В цьому випадку перєїзлучать світло атоми впорядковані відносно один одного, світло проявляє хвильові властивості, а інтенсивності вторинних хвиль залежать від різниць фаз сусідніх вторинних джерел світла. В результаті вторинні хвилі компенсують один одного у всіх напрямках, за винятком одного-єдиного, яке визначається по добре відомому закону - кут падіння дорівнює куту відбиття.

Фотони немов пружно відскакують від дзеркала, тому їх траєкторії йдуть від предметів, як би знаходяться позаду нього, - їх-то і бачить людина, дивлячись в дзеркало. Правда, світ задзеркалля відрізняється від нашого: тексти читаються справа наліво, стрілки годинника крутяться в зворотну сторону, а якщо підняти ліву руку, наш двійник в дзеркалі підніме праву, і кільця у нього не на тій руці ... На відміну від кіноекрану, де всі глядачі бачать одне і те ж зображення, в дзеркалі відображення для всіх різні.

Наприклад, дівчина на знімку бачить в дзеркалі зовсім не себе, а фотографа (якщо вже він бачить її відображення). Щоб побачити себе, треба розташуватися напроти дзеркала. Тоді фотони, що йдуть від особи в напрямку погляду, падають на дзеркало майже під прямим кутом і повертаються назад.

Коли вони досягають очей, ви бачите свій образ по ту сторону скла. Ближче до краю дзеркала очі ловлять фотони, відображені ним під деяким кутом. Значить, і прийшли вони теж під кутом, тобто від предметів, що знаходяться по боках від вас. Це дозволяє бачити себе в дзеркалі разом з навколишнім оточенням.

Але від дзеркала відбивається завжди менше світла, ніж падає, з двох причин: не буває ідеально гладких поверхонь, і світло завжди трохи нагріває дзеркало. З широко поширених матеріалів найкраще відображає світло поліроване срібло (більше 95%).
З нього робили дзеркала в давнину. Але на відкритому повітрі срібло тьмяніє через окислення, а полірування пошкоджується. До того ж металеве дзеркало виходить дорогим і важким.

Тепер тонкий шар металу наносять на зворотну сторону скла, захищаючи від ушкоджень декількома шарами фарби, а замість срібла заради економії часто використовують алюміній. Його коефіцієнт відображення - близько 90%, і для очей різниця непомітна.