طرز ساخت آينه وانواع آن

آینه، وسیله‌ای است که به علت صافی و بازتاب بالایش، بر رویهٔ خود، تصویر اجسام را نشان می‌دهد. پرتوهای نور بازتابیده از رویهٔ یک آینه در نقطه‌ای به نام نقطه کانونی آینه به هم می‌رسد. بسته به دوری جسم تا آینه و نوع آینه، فاصله نقطه کانونی آینه از آن متفاوت است.
تاریخچه

کهن‌ترین نشانه‌های آینه مربوط به ۶۰۰۰ پیش از میلاد است که در آناتولی (در ترکیه) یافت شده‌است. پس از آن در ۴۰۰۰ پ.م. می‌توان تمدن‌های میانرودان را نام برد. در مصر باستان کهن‌ترین نشانه از آینه به حدود ۳۰۰۰ پ.م. باز می‌گردد. نمونه‌ای دیگر از وجود آینه به حدود ۳۰۰۰ سال پیش در ایران می‌رسد که یعنی در زمان هخامنشیان که آن‌ها با صیقل دادن سنگ‌ها و فلزات، آنها را به آینه‌هایی شفاف تبدیل می‌کردند ....

آینه، وسیله‌ای است که به علت صافی و بازتاب بالایش، بر رویهٔ خود، تصویر اجسام را نشان می‌دهد. پرتوهای نور بازتابیده از رویهٔ یک آینه در نقطه‌ای به نام نقطه کانونی آینه به هم می‌رسد. بسته به دوری جسم تا آینه و نوع آینه، فاصله نقطه کانونی آینه از آن متفاوت است.
تاریخچه

کهن‌ترین نشانه‌های آینه مربوط به ۶۰۰۰ پیش از میلاد است که در آناتولی (در ترکیه) یافت شده‌است. پس از آن در ۴۰۰۰ پ.م. می‌توان تمدن‌های میانرودان را نام برد. در مصر باستان کهن‌ترین نشانه از آینه به حدود ۳۰۰۰ پ.م. باز می‌گردد. نمونه‌ای دیگر از وجود آینه به حدود ۳۰۰۰ سال پیش در ایران می‌رسد که یعنی در زمان هخامنشیان که آن‌ها با صیقل دادن سنگ‌ها و فلزات، آنها را به آینه‌هایی شفاف تبدیل می‌کردند که آثار آن در تالار آینهٔ تخت جمشید باقی مانده‌است. آینه‌های صیقل‌شده در آمریکای جنوبی و مرکزی به ۲۰۰۰ پیش از میلاد باز می‌گردد. در چین آینه‌های برنجی به ۲۰۰۰ پیش از میلاد باز می‌گردد. آینه‌های روکش شده از فلز در صیدای لبنان در سدهٔ یکم پس از میلاد یافت شده‌است. آینه‌های شیشه‌ای با روکشی از ورقهٔ طلا در نوشته‌های پلینی مهتر در کتاب «تاریخ طبیعی (پلینی)» در سال ۷۷ پس از میلاد نوشته شده‌است.
 

در سدهٔ ۱۲ میلادی شیشه در فراوری آینه، به شکل گسترده به کار گرفته شد و نخستین آینه‌های شیشه‌ای که با ورقه‌هایی پوشیده از سرب به بازار عرضه می‌شدند بوجود آمدند. زمانی بعد ماهیت سمی بودن سرب آشکار گردید و به همین دلیل استفاده از مخلوط جیوه و قلع بجای سرب آغاز شد. این تغییر و دگرش‌ها باعث شدند که ونیز که در آن زمان محل تولید اینگونه آینه‌ها بود به یک قطب اقتصادی تبدیل شود. با وجود این، اختراع و فراوری آینه را نباید جزو نیازهای نخست و تنها در حد یک ابزار شخصی پنداشت، امروزه کاربردهای دانشی آینه‌ها بسیار بیشتر از کاربردهای نخستین و نمایی آنها هستند.

داشنمندان از مدتها پیش ویژگی‌های آینه‌های تخت و کوژ و کاو (محدب و مقعر) را می‌شناختند و حتا با بهره از آنها برای متمرکز کردن نور آفتاب وسایلی را برای به آتش کشیدن اجسام اختراع کرده بودند. حتا در این مورد افسانه‌ای وجود دارد که می‌گویند ارشمیدس دانشمند نامدار سدهٔ سوم پیش از میلاد بوسیله شبکه‌ای از اینگونه آینه‌ها، کشتیهای بادبانی مهاجمان رومی را به آتش می‌کشیده‌است، تا اینکه فرمانروای روم سرانجام در شب موفق به تسخیر شهر «سیراکوز» می‌گردد. آينه ي بر آمده يك آينه ي قديمي است.

انواع

آینه‌ها بر پایهٔ ساختار به گونه‌های زیر بخش می‌شوند:

    آینه‌های تخت
        آینه‌های شیشه‌ای
        آینه‌های فلزی
        آینه‌های لایه گذاری شده
    آینه‌های کروی
        آینهٔ کاو یا مقعر
        آینهٔ کوژ یا محدب
    آینه‌های شلجمی (در چراغ خودروها)
    آینه‌های توان بالا (کاربرد در آزمایش و محاسبات)

آینه‌ها بر پایهٔ جنس به گونه‌های زیر بخش می‌شوند:

    آینه‌های شیشه‌ای
    آینه‌های فلزی
    آینه‌های مایع

ساخت

بسیاری از آینه‌ها با افزودن روکش بازتابنده به یک لایهٔ مناسب ساخته می‌شوند. در بیش‌تر آینه‌ها این لایه به شَوَند(دلیل) آسانی ساخت، سختی، و توانایی داشتن رویهٔ صاف، شیشه است. روکش بازتابنده بیش‌تر به رویهٔ پشت آینه افزوده می‌شود تا از فرسایش و آسیب‌های ناگهانی در پناه بماند.

این لایه شکل داده می‌شود، صیقل داده می‌شود و پاک می‌شود تا سپس روکش شود. آینه‌های شیشه‌ای بیش‌تر با نقره یا آلومنیوم به همراه مجموعه‌ای از دیگر روکش‌ها، روکش می‌شوند.

۱-قلع ۲-نقره ۳- کُنانَنده(فعال‌سازهای) شیمیایی ۴- مس + okhtak(؟) ۵- رنگ

قلع نخست افزوده می‌شود، چراکه نقره نمی‌تواند به شیشه بچسبد. کناننده‌ها باعث سختی قلع/نقره می‌شوند. مس برای ماندگاری و دیرپایی افزوده می‌شود. رنگ (بیش‌تر موارد سبز) در پشت آینه از خراش‌ها و آسیب‌های ناگهانی جلوگیری می‌کند.

در برخی کاربردها، به ویژه آن‌ها که هزینه اهمیت دارد و یا به دیرپایی بسیار نیازمندند، آینه‌ها از یک مادهٔ توپر مانند فلز صیقل‌زده، ساخته می‌شوند.
 

برای کاربردهای فنی مانند آینه‌های لیزری، روکش بازتابنده بیش‌تر به روش نشست مکنده به روی رویهٔ بیرونی لایه روکش می‌شود. این کار از بازتاب دوباره و از جذب نور در آینه جلوگیری می‌کند. آینه‌های فنی ارزان‌تر، از روکش نقره، آلومنیوم یا طلا بهره می‌برند (طلا بیش‌تر برای آینه‌های فروسرخ) و بازتاب‌های ۹۰-۹۵٪ را تا هنگامی که نو هستند، بدست می‌آورند. یک روکش محافظ ممکن است برای جلوگیری از اکسید شدن لایهٔ بازتابنده افزوده شود. کاربردهایی که به بازتاب بیش‌تر و یا ماندگاری بیش‌تر نیازمندند، از روکش ترابرقی بهره می‌برند، که می‌تواند بازتاب‌هایی به اندازهٔ ۹۹٫۹۹۹٪ را در یک بازهٔ کوچک از طول‌موج‌ها بدست آورد.

کاربردها

از جمله کاربردهای آینه‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد:

    تلسکوپ‌ها: شاید مهم‌ترین کاربرد آینه در تلسکوپ‌ها بوده باشد، که باعث شد دید آدمی فراتر از زمین رود.
    سامانه‌های رادار و روش‌های پیچیدهٔ هواپیمایی
    میکروسکوپ‌ها
    ابزارآلات پزشکی
    در خودروها جهت افزايش ميدان ديد.
    در دوربین‌های شکاری
    در عینک‌های مختلف
    تلسكوبهاي زيردريايي

آينه‌هاي شيشه رنگي

در ابتدا براي تهيه آينه از فلز صيقل داده شده استفاده مي‌كردند، در زمان رومي‌ها براي ساخت آينه يك طرف شيشه را با لايه‌اي از يك فلز منعكس‌كننده مذاب (سرب، آنتي‌موان، قلع) پوشش مي‌دادند. در قرون وسطي استفاده از جيوه (معمولاً از تركيب جيوه و قلع) براي پوشش مورد توجه قرار گرفت. اما استفاده از جيوه بسيار مخاطره‌آميز بود و در نيمه اول قرن 18 استفاده از نقره جاي آن را گرفت كه در اين روش پوششي از نيترات نقره مورد استفاده قرار مي‌گرفت.

مواد خام

آينه‌هايي را كه امروزه ساخته مي‌شوند، مي‌توان بر حسب روشي كه به كار برده مي‌شود دسته‌بندي كرد:

الف) آينه‌هايي كه در آن‌ها سطح شيشه با يك ورقه نازك فلز به طريق احياي شيميايي پوشانده شده است.

ب) آينه‌هايي كه در آن‌ها يك ورقه نازك فلز روي شيشه پاشيده شده است.

ج) آينه‌هايي كه از طريق فلز پوش كردن سطح شيشه در خلأ ساخته شده‌اند.

د) آينه‌هايي كه با استفاده از روش تصعيد كاتدي ساخته شده‌اند.

نقره قبل از بالا رفتن قيمت آن در اين اواخر بيشترين مصرف را در آينه‌سازي داشت. از طلا، طلاي سفيد يا پالاديوم نيز مي‌توان در فرآيند شيميايي استفاده كرد. امروزه، فلزات گوناگوني با در نظر گرفتن هزينه و عوامل فني به كار برده مي‌شوند. از آلومينيوم بيشتر در روش خلأ استفاده مي‌گردد.

براي تهيه آينه در روش خلأ از كرم، نيكل، آهن و آلياژهاي مس ـ آلومينوم مي‌توان استفاده كرد.

مواد خام بر حسب روش ساخت متفاوت هستند؛ مواد زير موادي هستند كه معمولاً براي رسوب فلز بر روي سطح شيشه مورد استفاده قرار مي‌گيرند:

الف) املاح فلزي مانند نيترات نقره يا سولفات مس كه بايد رسوب شوند.

ب) عوامل احياء كننده مانند شكر، اسيد تارتاريك و املاح آن، فرمالدئيدها كه براي احياي تركيب‌هاي ذكر شده در قسمت (الف) به كار مي‌روند.

ج) عوامل كمك كننده ـ براي آماده‌سازي، افزايش يا كند كردن واكنش شيميايي(آمونياك، كربنات سديم، هيدروكسيد پتاسيم، اسيد سولفوريك)

د) عوامل فعال كننده ـ براي اصلاح سطح شيشه (با يك بنيان كلريد قلع)

هـ) مواد محافظت كننده ـ براي حفظ لايه رسوب شده از خراشيدگي، ضربه، آسيب مكانيكي و عوامل جوي (جلا دادن يا پوشش فلزي از نوع لعاب مس).
 

ساخت

در هنگام تهيه آينه به وسيله نقره به طريق احياي شيميايي، ابتدا شيشه با آب مقطر و هيپوكلريت قلع شستشو و سپس با مخلوطي از دو محلول، يكي حاوي سوسپانسيون اكسيد نقره و ديگري يك عامل احيا كننده يا رسوب دهنده، پوشانده مي‌شود. زماني كه روي شيشه رسوب داده شد، نقره با شستشو در هيپوكلريت قلع ثابت مي‌شود. سطح شيشه نبايد در حين عمليات خشك شود و كار روي ميزهاي بزرگ، مسطح (براي مقادير كم) يا روي ميزهاي شيبدار انجام مي‌پذيرد كه سبب مي‌شوند نقره يكنواخت‌تر پخش شده و ضايعات كاهش يابد. در مرحله آخر، غشاي فلزي توسط يك جلاي محافظ پوشيده مي‌شود. پوشش به وسيله پاشيدن ليكور نقره‌اي روشي است كه به نحو روزافزوني مورد توجه قرار گرفته است، زيرا با استفاده از نوار نقاله خودكار بيشتر تناسب دارد. در روش فلز پوش كردن در خلأ، فلز در يك مخزن با درجه خلأ (بالا) بخار مي‌شود و بر روي سطح سرد شيشه متراكم مي‌گردد. در اين روش، ضخامت و خواص نوري غشاي فلزي را مي‌توان به دقت كنترل كرد و محصولات خاصي مانند فيلترهاي تداخلي، فيلترهاي انعكاسي انتخابي و آينه‌هاي تلسكوپ و غيره به دست آورد.

در روش تصعيد كاتدي، سطح شيشه را به موازات و در يك سانتي‌متري يك ورقه فويل فلزي قرار مي‌دند، اين ورقه فويل به قطب منفي جريان مستقيم يك ولتي و شيشه به قطب مثبت متصل مي‌گردد.