Тема урока: «Мир зеркала» (стр. 4 )

1-ый корреспондент: Удивительно! Просто чудеса!

Учитель: Но чудеса встречаются не только в выдуманном мире. В книге Льюиса Кэрролла «Алиса в зазеркалье» есть такие слова: «А зеркало, и точно, стало таять, словно серебристый туман поутру». С этого таяния и начались удивительные приключения Алисы в другом, зеркальном мире. Ученых же. Занимавшихся исследованием и разработкой новых материалов, ждали не менее сильные переживания и захватывающие открытия, чем те, что достались Алисе при встрече с шахматной Белой Королевой, Шалтай-Болтаем и другими жителями Зазеркалья.

Начало было положено исследованием оптических тонких пленок редкоземельных металлов иттрия и лантана. Эти металлы, как и более распространенные щелочноземельные (магний, кальций и другие), способны поглощать водород и образовывать гидриды, которые при нагревании могут разлагаться, вновь выделяя водород. Гидриды в отличие от металлов – соединения ионные, поэтому их очень тонкие пленки должны быть прозрачными. Идея авторов работы, опубликованной в английском журнале «Nature», и состояла в том, чтобы тонкую зеркальную пленку иттрия превращать по желанию в прозрачную пленку гидрида иттрия и наоборот, добиваясь при этом нового оптического эффекта.

Реальное положение оказалось сложнее простой схемы: иттрий образует не одну, а три гидридных фазы – твердый раствор водорода в металле (соединение внедрения в кристаллическую решетку), дигидрид YH2 и тригидрид YH3. обратимого превращения удалось добиться только между фазами ди - и тригидридов: увеличивали давление водорода – получали YH3, уменьшали - YH2. дигидрид обладает металлическими свойствами, поэтому его пленка дает зеркальное отражение, тригидрид – скорее ионное соединение и должен быть прозрачен. К сожалению, электронные свойства YH3 таковы, что его полной прозрачности добиться невозможно: он поглощает синие лучи (фотоны с относительно высокой энергией) и имеет желтый оттенок.

Был испытан магний, для которого характерно образование только одного соединения с водородом – дигидрида MgH2, но и этот металл для создания чудо-зеркала оказался малопригодным. Здесь причины иные: скорость образования MgH2 невелика, и переключения в прозрачное состояние приходится ждать часами.

Найти выход из такого положения удалось в Исследовательской лаборатории фирмы «Филипс» (Голландия, г. Эйндховен). Согласно статье в том же журнале «Nature» сплав магния с редкоземельным металлом гадолинием Mg70Gd30 легко, всего за 1с, переключается с зеркального состояния при малых давлениях водорода на прозрачное при больших. Правда, выяснилось, что при изученной системе не два оптически различных состояния, а три и при средних давлениях водорода пленка сплава и не зеркальная и не прозрачная, а просто темная. Еще одна трудность состоит в том, что прозрачность двигается только при давлении водорода выше атмосферного.

Как же сегодня может выглядеть «переключаемое» зеркало?

Представим себе окно с двумя прозрачными стеклами, как в обычных жилых домах нашей климатической зоны. На одном из стекол с внутренней стороны нанесена тонкая пленка сплава, поверх нее – еще более тонкая, всего в 20нм, прозрачная пленка палладия (легко поглощает водород и может переносить его в сплав). К герметично закрытому пространству между стеклами ведут трубки для подачи и откачивания водорода. К системе подсоединен источник водорода, например тот же сплав, но в виде порошка: при одной температуре он поглощает водород, при другой – выделяет. Такие системы интенсивно разрабатывают во многих странах мира для автомобилей нового поколения, с водородно-воздушным двигателем.

При дальнейшей разработке в окнах-хамелеонах, наверное, будут использовать более простые, электрохимические способы насыщения сплава водородом. Пространство между стеклами можно заполнить щелочным раствором, который при пропускании тока станет диссоциировать, выделяя водород или, наоборот, соединяясь с водородом.

2-ой корреспондент: Где же можно использовать такие окна, меняющие свои свойства?

Учитель: Они, конечно же, привлекут архитекторов, поскольку дают возможность построить здания с необычным эффектом. Способность к переключению можно использовать для создания дисплеев, осветительных систем, дорожных указателей и многого другого.

1-ый корреспондент: Необычные окна могут регулировать освещенность квартиры, школьного класса или других помещений: мало солнечного света – они прозрачны, излишне много света – они зеркальные, отражают. Создают прохладу.

2-ой корреспондент: Удивительно, казалось бы – самое обычное зеркало, а сколько тайн, загадок? Сколько простора для новых открытий, изобретений.

1-ый корреспондент: Так давайте спросим у группы «изобретателей», какие открытия, связанные с зеркалами, были сделаны в последнее время?

1-ый изобретатель: Уникальное зеркало изобретено в Японии в 2004 году 56-летним инженером Кэндзи Китамура. Оно дает не зеркальное, а прямое отображение объекта. То есть, если при взгляде в обычное зеркало правое становится левым, а левое правым, то здесь мы видим отражение прямое без искажений. В новом зеркале человек видит себя так же, как его видят другие. Изобретатель для этого собрал своего рода аквариум с треугольным сечением, наполненный водой. Две его стенки образуют обычные зеркала, соединенные под прямым углом отражающими поверхностями внутрь, а третья стенка – прозрачное стекло. Оно и служит лицевой стороной устройства, которое дает «незеркальное» отражение находящихся передним предметов. Просто объекты отражаются в нем дважды. Глядеться в такое зеркало весьма необычно, поскольку эффект нарушает устоявшуюся привычку к обратному отражению. Однако Кэндзи Китамура считает полезным свое изобретение, например, для актеров или спортсменов.

2-ой изобретатель: Специалисты национального политехнического института Мексики работают над созданием электронной системы – так называемого зеркала будущего, способной прогнозировать эволюцию человеческого лица. «Конечно же, наше зеркало будущего планировалось не для удовлетворения праздного любопытства, хотя сможет выполнять и эти функции», - сообщила журналистам руководитель проекта Джессика Рохас.

Устройство, способное создавать перспективную фотографию человеческого лица, станет незаменимым при розыске людей, потерявшихся много лет назад. Создаваемая система, по мнению исследователей, сможет учитывать изменения, которые будут происходить с внешностью человека с возрастом. При этом в качестве «точек отсчета» будут использоваться специфические черты лица.

Система получила название «Катун», по имени Бога у племен майя, обитавших на территории нынешней Мексики в доколумбовую эпоху. Электронное устройство создается на базе компьютера «Пентиум». Чтобы увидеть себя в более зрелом возрасте, понадобиться лишь фотография.

Учитель: Какие вопросы вас еще интересуют?

1-ый корреспондент: После нашего интервью я проникся таким уважением к обычным зеркалам, что не могу не спросить: как за ними ухаживать?

2-ой корреспондент: Тогда послушаем наших «экспертов».

Группа экспертов:

s  зеркала боятся сырости и солнца. Яркие солнечные лучи не должны падать прямо на зеркало;

s  зеркало лучше всего вытирать сухой мягкой тряпкой, а раз-два в месяц простирать не оставляющей волокон полотняной тряпкой, смоченной уксусом. Зеркало будет блестеть, если в воде, в которой его моют, развести немного синьки. Можно также протирать зеркало настоем чая;

s  зеркало, засиженное мухами, лучше всего протереть разрезанной луковицей, вымыть холодной водой. Нашатырный спирт применять не следует;

s  если задняя сторона зеркала ничем не защищена, ее нельзя вытирать сырой тряпкой, просто осторожно, чтобы не оцарапать, сотрите или сметите с нее пыль;

s  зеркало быстро портится, если находится в помещении с повышенной влажностью. Для продления срока службы зеркала следует создать герметическую прослойку между ним и рамой. Делают это так: зеркало вынимают из рамы, на пазы намазывают тонкий слой стеклянной замазки. После чего зеркало ставят на прежнее место и осторожно придавливают. Избыток замазки разравнивают по пазу, а зеркало укрепляют в раме гвоздиками без шляпок. Затем сверх защитного слоя, имеющегося на оборотной стороне зеркала, наносят еще два слой масляного лака. Второй слой наносят после высыхания первого;

s  одеколон легко снимает с зеркал мельчайшие капельки лака для волос;

s  для лучшей сохранности зеркал, находящихся в ванной и других влажных помещениях, надо смазывать обратную сторону (амальгаму) составом из растопленного воска и скипидара (1:2)

(всем обучающимся раздаются памятки по уходу за зеркалами)

1-ый корреспондент: Итак, пора подводить итоги. Нас окружает мир зеркал. Мы привыкли к ним. Мы спокойно смотрим в зеркало по утрам, поправляем прическу или улыбаемся своему отражению. И совершенно не задумываемся, что зеркало – не столь простое, каким кажется на первый взгляд.

2-ой корреспондент: Мы познаем себя, мы идентифицируем себя, сравниваем с другими людьми, а это можно сделать только с помощью зеркала.

Учитель: Я предлагаю вам закончить вашу будущую статью таким стихотворением:

Нам лица наши зеркало покажет,

Познать себя и мир оно позволит.

О горестях, о радостях расскажет.

Да, призадуматься над этим стоит!

Казалось бы, что зеркало – пустяк.

Кусок стекла. Металл с обратной стороны.

Но, стоит что-то сделать нам не так –

Процесс зеркальный изменить и вот,

Увы…

Ни отраженья нет, ни глубины!

О зеркало! Магический предмет!

Ты – сплав стекла, надежды, серебра.

Пригодно в телескопе, в маяке, и модница к тебе добра.

То вдруг кривится, то зовет

В свой мир пленительный Алису.

Шалтай-Болтай неугомонный там живет.

Вот на стене он, вот уж снизу!

В калейдоскопе, в микроскопе, да везде,

В видеокамере, в прожекторе найдется

С тончайшей пленного металла на стекле

Деталь важнейшая, что зеркалом зовется.

Литература

1.  Кукушкин вокруг нас: Справочное пособие. – М.: Высшая школа, 1992.

2.  Кукушкин мы знаем о химии? – М.: Высшая школа, 1993.

3.  О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. – М.: Металлургия, 1981.

4.  , Бетанели изобретают. – М.: Просвещение, 1990.

5.  , Аликберова по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1994.

6.  Вогнутые зеркала, пер. с нем., М. – Л., 1985.

7.  Максутов оптика. М. – Л., 1986.

8.  Винокуров методы серебрения зеркал. – М., 1970.

9.  Тудоровский оптических приборов. Ч. 2. М. – Л., 1982.

10.  Розенберг нанесение тонких пленок. – М., 1967.

11.  И все это делают зеркала, пер. с англ. – М., 1990.

12.  Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. – М.: Ключ-С, 1994.

13.  Энциклопедия для детей. Аванта+. Физика. – М.: Аванта+, 2000.

14.  Журнал «Техника молодежи» №1, 2003. с. 20-48.

15.  Глинка химия. – М.: Химия, 1965.

16.  Энциклопедический словарь юного химика. Составители , . – М.: Педагогика, 1982.

17.  Цветков по органической химии: методика и техника. Пособие для учителей. – М.: Школьная пресса, 2000.

18.  Химия в быту. Смоленск: Русич, 1996.

19.  Химия для гуманитариев. Сост. . – Волгоград: Учитель, 2004.

20.  Я познаю мир: детская энциклопедия. Химия. / Авт. – сост. . – М.: АСТ-ЛТД», 1998.