Uplatňuje-li se při optickém zobrazení jen odraz světla, mluvíme o zobrazení odrazem. V praxi se s ním setkáváme při pohledu na předměty s lesklým povrchem. Nejjednodušší je zobrazení odrazem na lesklé rovinné ploše, která se nazývá rovinné zrcadlo. Zdrojem světla je bod A v prostoru před zrcadlem, z něhož vycházejí všemi směry navzájem rozbíhavé paprsky. Paprsky dopadající na rovinu zrcadla se odrážejí podle zákona odrazu. Odražené paprsky tvoří rozbíhavý svazek, což znamená, že při zobrazení rovinným zrcadlem vzniká neskutečný obraz. Při pohledu okem vidíme tento obraz v průsečiku zpětně prodloužených paprsků, tedy v prostoru za zrcadlem (viz obr. Paprsky odražené od zrcadla se tedy reálně neprotnou - proto je obraz neskutečný.
Skutečný obraz, který můžeme pozorovat např. 1. 2. 3. 4. Rovinná zrcadla mají široké použití a při jejich výrobě se využívají vlastnosti kovových ploch, které odrážejí více jak 90 % dopadajícího světla. U běžných zrcadel je kov (cínový amalgam) který tvoří odraznou vrstvu, nanesen na zadní stěně skleněné desky. Při zobrazení tímto zrcadlem se ale velká část světla odráží již od přední stěny skla, takže vzniká zdvojený obraz (viz obr. 99).
Pro běžné účely (ranní hygiena, …) je tento jev zanedbatelný. Proto se pro profesionální účely používají zrcadla s lesklou kovovou plochou nanesenou na vnějším povrchu skla, u kterých zdvojený obraz nevzniká (viz obr. 100). Kovová vrstva je tak citlivá, že i pouhým dotykem rukou by se mohla poškodit a znehodnotit.
Text shrnuje základní principy zrcadel a jejich praktické využití v různých odvětvích optiky, fotografie, astronomie, dopravy a lékařství. Zmiňuje rovinné, dutá a vypuklá zrcadla, jejich ohniska, střed křivosti a Gaussovu zobrazovací rovnice, které popisují chování paprsků při odrazu.
Rovinné zrcadlo jako základní prvek optických systémů Nejjednodušším optickým zobrazovacím prvkem je rovinné zrcadlo. Odraz v rovinném zrcadle je řízen Dej odrazu a nastává přímý, stranově převrácený, nezmenšený, zdánlivý obraz. Paprsek dopadá na rovinné zrcadlo v bodě dopadu a odražený paprsek leží v rovině dopadu. Obrázek A´ je zdánlivým obrazem bodu A. Rovinná zrcadla jsou součástí periskopů nebo fotoaparátů zrcadlovek.
Polopropustné zrcadlo a dělení svazku Polopropustné zrcadlo je tabule skla pokrytá vrstvou kovu o tloušťce několika atomů, která propouští část světla na obě strany a odráží zbytek. Při použití jako dělicí stěna mezi dvěma místnostmi vzniká tzv. zrcadlový efekt: osoby na jasně osvětlené straně vidí svůj vlastní odraz, zatímco osoby na tmavé straně vidí skrze zrcadlo do druhé místnosti. V optice se polopropustné zrcadlo nazývá dělič svazku a používá se například pro rozdělení paprsku světla mezi různá zařízení.
Dutá a vypuklá zrcadla: principy a použití U dutého zrcadla se paprsky rovnoběžné s optickou osou po odrazu sbíhají do ohniska. Ohniskem a středem křivosti zrcadla prochází optická osa a vrchol zrcadla leží na průsečíku. V ohnisku dutého zrcadla se soustředí paralelní paprsky ze vzdáleného zdroje světla a vzniká obraz, který lze využít například ve svítících technologiích a osvětlovací technice; často se k tomu hodí dutá zrcadla ve tvaru paraboloidu. Vypuklé zrcadlo naopak rozptyluje paprsky po odrazu a paprsky rovnoběžné s osou vycházejí tak, jak by vycházely z ohniska za zrcadlem.
Gaussova zobrazovací rovnice a znaménková konvence Pro zrcadla platí Gaussova zobrazovací rovnice, kde předmětová vzdálenost a, obrazová vzdálenost a´ a ohnisková vzdálenost f určují vztah mezi objektem a jeho obrazem. Zákon odrazu a správná znaménková konvence (a, a´, f kladné před zrcadlem, záporné za zrcadlem) jsou klíčové pro řešení problémů s dutými i vypuklými zrcadly.
Starší a současné zrcadlové technologie Na první pohled mohou názvy jako Benátská zrcadla připomínat dávné techniky: v 16. století se nanášela tenká vrstva stříbra na sklo, aby bylo chráněno před kyslíkem a poškrábáním. Moderní zrcadla často tvoří tenká vrstva kovu (např. cínový amalgám) na zadní straně skleněné tabule; odrážejí více než 90 % dopadajícího světla. Zrcadla od konce 20. století se objevují v astronomii i jiných oborech; některé dokonce využívají rtutové vrstvy pro specifické optické vlastnosti.
Astronomie a dalekohledy V astronomii dutá zrcadla hrají klíčovou roli. Na astronomické observatoři v Ondřejově se používá největší zrcadlový dalekohled v České republice, a mezi největší světu patří dvojice dalekohledů Keck na Mauna Kea. Primární zrcadlo Kecku je složeno z 36 šestiúhelníků s průměrem 1,8 m a je uspořádáno tak, že pracuje jako jedno zrcadlo o průměru 10 m v tvaru hyperboloidu.
Využití zrcadel v dopravě a lékařství V dopravě se uplatňují vypuklá zrcadla pro zobrazení nepřehledných či zastíněných prostorů zejména na křižovatkách. Dutá zrcadla nacházejí uplatnění v lékařství pro získání zvětšeného obrazu a v dalších aplikacích, kde je vyžadováno zrětšení či precizní zobrazení.
Ochranné a historické významy zrcadel V mytologii a kultuře bývalo zrcadlo považováno za tajemný předmět, který nosil nebezpečí pro toho, kdo do něj nahlíží - a přesto sloužil i jako ochranný prostředek. Věřilo se, že za zrcadlem se mohou ukrývat duchové; bylo používáno jako ochrana proti nadpřirozeným silám a pro uklidnění během bouřek. Tyto motivy se objevují v literatuře, například v dílech J. L. Borgese, L. Fuka a dalších.
Praktické souhrny a souvislosti Přesné nastavení ohniskové vzdálenosti ovlivňuje ostrost a velikost obrazu pro dutá a vypuklá zrcadla. Rovinné zrcadlo zůstává důležitým prvkem v periskopech a zrcadlovkách, kde plní roli zrcadlového odrazu a zobrazení. Polopropustné zrcadlo umožňuje současné vidění mimo zrcadlo a zároveň odraz světla; často se používá v architekturálních aplikacích i v bezpečnostních a lékařských systémech. Parabolické zrcátko umožňuje vytvoření rovnoběžného svazku světla, což je užitečné v osvětlovacích technologiích a některých optických systémech.
Tabulka vybraných vlastností zrcadel
| Typ zrcadla | Hlavní vlastnost | Typické použití |
|---|---|---|
| Rovinné | rovnost odrazu, nezmenšený zdánlivý obraz | periskopy, zrcadlovky |
| Duté | ohnisko pro rovnoběžné paprsky; soustředění energie | Astronomie, osvětlovací technika |
| Vypuklé | rozptyl paprsků; obraz vychází z ohniska za zrcadlem | dopravní zrcadla, reflektory |
Rovinná zrcadla tak zůstávají základním prvkem optických systémů a jejich široké použití souvisí s jejich schopností definovat obraz a odrážet světlo napříč různými odvětvími.
