¿Por qué de alta calidad, espejos uso de recubrimientos de aluminio en lugar de la plata?

Question

Tengo dos preguntas sobre los espejos.

1. He leído que en el pasado la calidad de los espejos fueron recubiertas con plata, pero que hoy vacío evaporada recubrimientos de aluminio son el estándar aceptado. Cuando miro a la reflectancia vs longitud de onda de la parcela,

Veo que la plata tiene un mayor grado de reflexión que el aluminio. Entonces, ¿por qué el uso de aluminio en lugar de la plata? Si se quiere la más alta calidad espejos supongo que el costo es secundaria, de modo que lo es la física que me estoy perdiendo aquí?

1. ¿Por qué son los más "técnica de los espejos" (no estoy seguro de lo que esto significa, pero supongo más precisa?) delantero surgido en lugar de la espalda de superficie?

Answer 1

Telescopio de espejos y otros espejos utilizados por los científicos telescopios regularmente hacen uso de un recubrimiento de plata. Véase, por ejemplo, aquí. Sin embargo, recubrimiento de aluminio son la norma (sobre todo para los grandes espejos primarios implementado en los telescopios) debido a razones de durabilidad. Cito el texto enlazado más arriba:

El reto con el uso de la plata como material de recubrimiento es que, a diferencia de aluminio, se empaña con la exposición al aire, específicamente a azufre.

Y

"Como la plata de la familia", explica Tom Geballe, Géminis Senior Astrónomo", que se desarrolla poco a poco marrón empañar puntos a lo largo del tiempo y deben ser regularmente pulido, el brillo de la plata en un espejo de telescopio también se empaña rápidamente la reducción de la reflectividad y el aumento de la emisividad. El observatorio de los ingenieros, sin embargo, no puede simplemente agarrar un trapo y algunos polacos cuando el deslustre aparecen manchas."

En segundo lugar la pregunta: una superficie antirreflejos implica un adicional de superficie reflectante: el aire y el vidrio de la interfaz. Esto implica luz adicional de pérdidas y la necesidad de anti-reflectante de recubrimientos.

Answer 2

Johannes hace un buen punto acerca de la durabilidad. Como una nota a pie de página, voy a añadir que el aluminio tiene otra buena propiedad de la plata, al menos en su parcela de muestra: constante de reflectancia sobre el espectro visible.

Mira las pendientes de las líneas de $400\ \mathrm{nm}$ para $700\ \mathrm{nm}$ - plata varía de $80\%$ a $95\%$ de reflectancia, mientras que el aluminio se mantiene entre $90\%$ y $93\%$. Así que sí, principalmente en el rojo de la imagen será un poco de brillo de aluminio que en la plata, pero todas las imágenes son ligeramente enrojecida (el blues se suprimen en mayor medida que los rojos) en la plata, mientras que la de aluminio le da una representación fiel de los colores. (Plus principalmente de color azul imágenes de la realidad será más oscuro en un espejo de plata de aluminio espejo.) Para el uso diario, es fácil compensar una imagen más oscura (sólo la luz de la habitación más), pero no es tan fácil de compensar una imagen que se ha equivocado de colores.

Answer 3

El dr. Chuck menciona una razón para evitar un trasero de la superficie del espejo, pero hay unos cuantos más.

Si se va la luz a través del cristal, entonces usted necesita para el diseño:

1. Minimizar los efectos de la refracción, como la aberración cromática
2. Maximizar la transmisión de
3. Minimizar las burbujas

Desde un punto de vista de los materiales utilizados, una superficie frontal de espejo tiene bastante simple, la mayoría de los requisitos mecánicos, tales como la capacidad para pulirlo a la necesaria uniformidad y estabilidad para mantener la forma a través de la intención de los cambios de temperatura. Aún así, las tolerancias de los involucrados son tan finos que el cumplimiento de los requisitos es bastante no trivial.

La "onda" de los telescopios que (ordene de¹) culminó en el Hale de 200 pulgadas en el Monte Palomar se basa (en gran parte) en la invención de Pyrex. Antes de vidrio fue bastante más débil que se requiere un considerablemente más grueso espejo y/o mejor estructura de apoyo, por lo que el centro no "ceder" en virtud de su propio peso. El Hale de 200 pulgadas espejo utiliza un diseño de panal para reducir su masa (alrededor de 14.5 toneladas), y todavía se requiere bastante elaborada estructura de apoyo sin distorsionar el espejo.

Si usted quería transmitir la luz a través del espejo, es casi seguro que no podría usar un diseño de panal, que (en su caso) sería aproximadamente el doble en el espejo de la masa.

Peor aún, el vidrio usado en la mayoría de los lentes (por ejemplo) es mucho más suave y más débil que el de Pyrex utilizado en los telescopios, por lo que es casi seguro que requieren un espejo que todavía era más grueso y más masivo y/o ampliar más la estructura de soporte.

Hacer una vuelta rápida-de-la-envoltura de cálculo, supongo que el espejo primario en este tipo de diseño sería de alrededor de 100 toneladas.

Si hay algo que, en el desarrollo real ha tendido a ir en la dirección opuesta: si no me equivoco, el "Zerodur" de cerámica utilizados en los espejos de los telescopios Keck es casi (?) opaco. Aunque es aproximadamente el doble del diámetro (y por lo tanto cuádruple de la zona) el espejo primario en cada uno de los telescopios Keck totales de sólo alrededor de 18 toneladas (pero tenga en cuenta los "totales"--cada espejo es en realidad construida de 36 segmentos, cada uno de los cuales es de alrededor de media tonelada de peso).

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_{1. Se podría argumentar que lo que realmente "culminó" en el BTA-6. Esta es una de 6 metros de telescopio se encuentra en Rusia. Aunque sus diseñadores (aparentemente) cree que se ha podido fabricar un espejo de este tamaño, su espejo agrietado después de un tiempo bastante corto, y tuvo que ser sustituido. Aunque es más grande que el telescopio Hale y por lo tanto, teóricamente, más sensible y capaz de la más alta resolución, sus contribuciones han sido comparativamente mínima. En cualquier caso, su espejo de diseño es lo suficientemente similar a la de Hale es que no cambia la situación general en un grado significativo.}

Answer 4

También, con respecto a la parte delantera/trasera de los puntos de la superficie, si la parte posterior del espejo se expone, usted necesita para obtener la forma correcta en cada superficie, en lugar de sólo la parte delantera.

Answer 5

Nadie ha mencionado aún el único aspecto de la plata que en el gráfico se representa. Plata absorbe fuertemente cerca de 315 nm. Si usted estaba interesado en la luz ULTRAVIOLETA de las estrellas, tendría un agujero en su base de datos (entre 310 y 320 nm) si se utiliza la plata. No sólo eso, cualquier luz se reunieron con una longitud de onda de menos de 310 nm requeriría más tiempo de los tiempos de adquisición.