Kann Metalleisen, das sehr glatt poliert wird, als Spiegel verwendet werden?

Spiegel sind alltägliche Gegenstände in unserem Leben. Bei herkömmlichen Spiegeln wird Flachglas als Trägermaterial verwendet, während bei modernen Spiegeln eine größere Vielfalt an Materialien zum Einsatz kommt.

Wenn man in die Geschichte zurückblickt, wurden auch Materialien wie Obsidian und Metall zur Herstellung von Spiegeln verwendet. Warum also ist der Eisenspiegel nicht erschienen? Kann Metalleisen nach dem Glattpolieren als Spiegel verwendet werden? Lassen Sie es uns heute erkunden.

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Die Spiegelwelt: Reflexionen von der Antike bis zur Gegenwart

Spiegel sind seit der Antike eng mit dem Menschen verbunden. Ursprünglich sahen die Menschen ihr eigenes Spiegelbild in Flüssen und Seen, was der früheste „Spiegel“ war. Der Spiegel, den die Alten mit dem Wort „Jian“ beschrieben, war eigentlich ein Becken zur Aufbewahrung von Wasser.

Wasser als Spiegel

Bildquelle: Zhihu

Aber wissen Sie es? Im Jahr 8000 v. Chr. stellten die alten Völker der Türkei den ersten harten Spiegel aus glattem Obsidian her, einem Material, das aus vulkanischem Magma gewonnen wird und ein hohes Reflexionsvermögen besitzt. Dieser Spiegel wurde einst für einen „Jadespiegel“ gehalten, stammt aber tatsächlich aus der aztekischen Zivilisation in Mittelamerika.

Aztekischer Obsidianspiegel aus Mittelamerika, einer der wenigen noch existierenden

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Im Laufe der Zeit begannen unsere Vorfahren mit der Verwendung von Metallen zur Herstellung von Spiegeln zu experimentieren. Archäologischen Daten zufolge tauchte der älteste Bronzespiegel in der Qijia-Kultur vor etwa 4.000 Jahren auf. Die Herstellung von Bronzespiegeln ist ein Prozess, bei dem Technologie und Kunst vereint werden. Insbesondere in der Antike, als die technischen Möglichkeiten eingeschränkt waren, fügte man Blei hinzu, um den Schmelzpunkt zu senken. Diese Innovation führte zur Massenproduktion und Popularisierung von Bronzespiegeln.

Ein 2.000 Jahre alter vergoldeter Bronzespiegel aus der Westlichen Han-Dynastie mit der Aufschrift „Daning, China“

Bildquelle: Offizieller Account der neuen Medienplattform Huayu des China News Service

Nicht nur Metall, sondern auch Glas hat in die Geschichte der Spiegel Einzug gehalten. Im Mittelalter schuf Venedig, bekannt als das „Glasreich“, einen mit Quecksilber beschichteten Glasspiegel . Kleben Sie zunächst Alufolie auf die Glasoberfläche und gießen Sie dann Quecksilber auf die Alufolie. Das Quecksilber löst das Zinn auf und es entsteht eine silberweiße Legierung. Diese Legierung haftet fest an der Glasoberfläche und bildet einen echten Glasspiegel.

Silberspiegelreaktion

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Allerdings ist die Herstellung eines Quecksilberspiegels sehr aufwendig und dauert etwa einen ganzen Monat. Außerdem ist Quecksilber giftig und die daraus hergestellten Spiegel sind nicht sehr hell.

Vor über hundert Jahren erfand der Wissenschaftler Libich den versilberten Glasspiegel. Die britischen Gebrüder Pilton verbesserten das Versilberungsverfahren durch kontinuierliches Versilbern, Verkupfern, Lackieren und Trocknen. Von da an trat die Menschheit in das Zeitalter des „modernen Spiegels“ ein.

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Warum wird Eisen nicht zur Herstellung von Spiegeln verwendet?

Da es Bronzespiegel gibt, gibt es auch „Eisenspiegel“?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst die Grundprinzipien von Spiegeln verstehen. Wenn Licht auf Materie trifft, wird es absorbiert, durchgelassen oder reflektiert. Die Reflexion kann in spiegelnde und diffuse Reflexion unterteilt werden.

Wir sehen, dass Sonnenlicht annähernd paralleles Licht ist. Nach der Reflexion an einem glatten Spiegel breitet sich das Licht in eine bestimmte Richtung aus (gemäß dem Reflexionsgesetz). Bei der Reflexion an einer rauen Oberfläche unterliegt das Licht zwar weiterhin dem Reflexionsgesetz, aufgrund der winzigen unregelmäßigen Strukturen der rauen Oberfläche breitet sich das Licht jedoch in alle Richtungen aus und verteilt sich in alle Richtungen.

Obwohl reines Eisen (Fe) sehr glatt poliert werden kann, um seine diffuse Reflexion zu verringern, kann es theoretisch wie ein Spiegel wirken. In Wirklichkeit oxidiert die Oberfläche von metallischem Eisen jedoch leicht zu Eisenoxid (Fe2O3), und die lockere und poröse Struktur von Eisenoxid macht es unmöglich, Licht effektiv zu reflektieren. Daher ist die Helligkeit von Spiegeln aus reinem Eisen noch zu gering.

Doch mit der Einführung von Edelstahl ist die eisenbasierte Oberfläche nicht mehr locker und porös, sondern mit einem dichten Passivierungsfilm aus Chromoxid überzogen, der ihre Reflexionsfähigkeit erheblich verbessert, sodass sie auch zur Herstellung von Spiegeln verwendet wird.

Edelstahlspiegelbau

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Gewöhnlicher Spiegel-Edelstahl wird in vier Güteklassen unterteilt: 6K, 8K, 10K und 12K. Am Beispiel von „8K“ bezieht sich die „8“ auf den Anteil der Legierungsbestandteile und „K“ auf den Grad der Reflektivität nach dem Polieren. Im Allgemeinen erreicht 8K-Spiegel-Edelstahl den Glanzeffekt eines gewöhnlichen Spiegels. Durch weiteres Schleifen auf 12K-Spiegel-Edelstahl lässt sich eine ultraklare Oberfläche ohne Schleifspuren oder Kratzer erzielen.

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Einige besondere Spiegel

Neben gewöhnlichen Spiegeln gibt es tatsächlich viele magische Spiegel. Das Shanghai Museum besitzt einen magischen Spiegel aus der Han-Dynastie in seiner Sammlung: Obwohl er sich in seinem Aussehen nicht von einem gewöhnlichen runden Bronzespiegel unterscheidet, kann Licht, das auf den Spiegel fällt, die Muster auf der Rückseite des Spiegels reflektieren, als ob der gesamte Spiegel vom Licht durchdrungen wäre. Dies ist der durchscheinende Spiegel namens „Jianrizhiguang“ aus der Westlichen Han-Dynastie.

"Sunlight" durchscheinender Spiegel

Bildquelle: sohu.com

Shen Kuo aus der Song-Dynastie verriet uns das Herstellungsprinzip: „Beim Gießen kühlen die dünnen Teile zuerst ab, aber die Rückseite mit dem Text ist dicker. Sie kühlt später ab und das Kupfer schrumpft stärker. Obwohl sich der Text auf der Rückseite befindet, sind auf der Spiegeloberfläche Spuren davon zu sehen, sodass er im Licht sichtbar ist.“ Das Phänomen der Lichtdurchlässigkeit tritt auf, weil die Abkühlungsgeschwindigkeit während des Abschreckens uneinheitlich ist, was zu vielen konvexen und konkaven Spiegeln auf der Oberfläche des Bronzespiegels führt.

Bei der Lichtreflexion kann ein konkaver Spiegel das Licht bündeln, sodass es heller erscheint, und das Bild wird wie bei einem gewöhnlichen Spiegel vor dem Brennpunkt der Linse erzeugt. Ein konvexer Spiegel hingegen kann das Licht streuen, sodass es dunkler erscheint, und das Bild wird nach dem Brennpunkt der Linse erzeugt. Wenn das Licht von der Seite oder in einem bestimmten Einfallswinkel einstrahlt, können Menschen im reflektierten Bild hellere Wörter und Muster erkennen . Dies sind die Bilder auf der Rückseite des Spiegels, aber von der Oberfläche aus gesehen scheint der Bronzespiegel in der Lage zu sein, „Licht durchzulassen“. Auch der Zerrspiegel ist ein magisches Ding. In den 1830er Jahren erfand der Franzose Joseph Plattner den Zerrspiegel.

Stellen Sie sich vor, Sie gehen in den Spiegel und stellen plötzlich fest, dass Sie einen großen Kopf oder einen großen, dünnen Körper haben. Dieses komisch verzerrte Bild wird durch konvexe und konkave Spiegel verursacht. Das Prinzip besteht darin, dass durch die unregelmäßige Reflexion und Fokussierung des Lichts durch den gekrümmten Spiegel ein Streubild entsteht.

Der jahrhundertealte Zerrspiegel in der Lobby der Weltausstellung in Shanghai

Bildquelle: The Paper ∙ Quick Look

Ein konkaver Spiegel verfügt über eine positive Fokussierungskraft, die dafür sorgt, dass die parallelen Lichtstrahlen, die auf seine Oberfläche treffen, nach der Reflexion in einem Punkt zusammenlaufen. **Wenn das Gesicht oder der Körper einer Person vor einen konkaven Spiegel gehalten wird, wird das Licht beim Durchgang durch den konkaven Spiegel reflektiert, wodurch verschiedene Teile des Gesichts oder Körpers vergrößert werden und somit verzerrt, deformiert oder aufgebläht erscheinen. Ein konvexer Spiegel hat eine negative Fokussierungskraft, wodurch parallele Lichtstrahlen, die durch ihn hindurchgehen, aufgeweitet werden. Wenn das Gesicht oder der Körper einer Person vor einen konvexen Spiegel gehalten wird, wird das Licht von der Oberfläche reflektiert, wodurch verschiedene Teile des Gesichts oder Körpers verkleinert oder dünner werden und ein lustiger visueller Effekt entsteht. Wenn es um Einwegspiegel geht, haben wir uns vielleicht alle schon einmal gefragt, warum eine Partei die andere Seite sehen kann, während die andere Partei nur sich selbst sehen kann?

Mit Einwegspiegel ist im Allgemeinen Einwegglas gemeint, das auch als Einweg-Perspektivglas usw. bezeichnet wird. Sein Funktionsprinzip basiert vollständig auf den physikalischen Eigenschaften des Lichts. Der Schlüssel liegt in einem sehr dünnen Metallfilm, der dünn genug ist, um einen Teil des Lichts durchzulassen und einen anderen Teil des Lichts zu reflektieren.

Einwegspiegel

Bildquelle: sohu.com

Viel hängt von den Lichtverhältnissen auf beiden Seiten ab. Wenn eine Seite sehr hell und die andere relativ dunkel ist, sehen Menschen auf der hellen Seite ihr eigenes Spiegelbild, da das meiste Licht von dieser Seite zurückreflektiert wird und nur sehr wenig Licht durch die dunklere Seite durchgelassen wird. Auf der dunklen Seite können Menschen die helle Seite durch das Glas sehen, da ein Teil des Lichts von der hellen Seite den Metallfilm durchdringen kann.

Das „Geheimnis“ des Einweg-Transmissionsglases liegt in seiner Metallschicht und den umgebenden Lichtverhältnissen. Wenn Sie die Lichtverhältnisse ändern, indem Sie beispielsweise die dunkle Seite heller oder die helle Seite dunkler machen, verliert das Glas auf der einen Seite seinen Einweg-Transmissionseffekt und wird auf der anderen Seite einseitig durchlässig.

In den letzten Jahren haben uns intelligente Spiegel eine Zukunft voller unendlicher Möglichkeiten eröffnet. Er sieht aus wie ein gewöhnlicher Spiegel, verfügt aber tatsächlich über eine Bildschirmanzeige, Computer- und andere Funktionen und kann mehr Funktionen und ein interaktives Erlebnis bieten. Es lässt sich per Berührung bedienen und bietet die Möglichkeit, Nachrichten, Wetter, Uhrzeit, Notizen und andere Informationen anzuzeigen.

Intelligenter Spiegel

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Die Magie des Lichts hat sich über den Spiegel hinaus ausgedehnt und ist zu einem unverzichtbaren Teil unseres täglichen Lebens geworden. In dieser Welt aus Licht und Schatten sind Spiegel für uns nicht nur Werkzeuge zum Haareschneiden und Schminken, sondern auch ein historisches Erbe, das jahrtausendealte Weisheit und Kultur in sich trägt.

Autor: Ran Guoyong, Doktorand an der Fudan-Universität

Herausgeber: Eine Person

Danksagung: Professor Ma Ruguang von der School of Materials Science and Engineering der Suzhou University of Science and Technology lieferte wissenschaftliche Beratung für diesen Artikel