AbavaNet technology

Односторонняя зеркальность

Одностороннее зеркальное стекло

Односторонее стекло, односторонее зеркало, полупрозрачное стекло, шпионское стекло (SpyGlass), зеркало Гезела... Во многих фильмах (особенно детективных) можно увидеть "односторонние" зеркала. Находящиеся в комнате не могут видеть, кто за ними наблюдает, они видят лишь свое отражение. В то же время снаружи посетители легко могут рассмотреть подозреваемых. Можно ли создать такое стекло?

Свойства стекла

Стекло односторонней зеркальности

Такие полузеркальные действительно существуют и применяются для скрытного наблюдения за людьми (в целях контроля за поведением или шпионажа), либо для защиты помещения от посторонних взглядов.

Такое стекло должно быть прозрачным - чтобы пропускать свет (так, чтобы зрители могли видеть изображение). В то же время оно должно обладать зеркальными свойствами.

Часть света, падающего на стекло отражается передней и задней поверхностями стекла, часть - проходит через стекло и часть поглощается, нагревая стекло и затем излучаясь в инфракрасном спектре. Количество света, проходящего через стекло определяется коэффициентом пропускания света (T - доля пропускаемого света), Количество отражаемого света определяется коэффициентом отражения (R - доля отражаемого света). Причем R + T ≤ 1 (т.е. падающий на среду свет либо проходит через стекло, либо отражается, либо поглощается внутри среды и нагревает ее).

Физический принцип

Согласно оптическим законам Френеля, коэффициенты отражения зависят только от оптических свойств среды (коэффициента преломления n) и от угла падения луча. Так как с обеих сторон стекла находится воздух при условиях, подходящих для жизни человека (а его оптические свойства зависят только от влажности, температуры и давления и меняются очень слабо), то стекло будет обладать одинаковыми свойствами (коэффициентами преломления n, отражения R, пропускания T, поглощения K) как для световых лучей попадающих из "скрытого" пространства так и в него.

Тогда за счет чего можно достичь эффекта односторонней видимости?

Решение и физические процессы

Стекло односторонней зеркальности

Принцип действия зеркального стекла в том, что затемненный интерьер не виден на фоне яркого отражения.

Полупрозрачных зеркал, которые пропускали бы свет в одну сторону и не пропускали во вторую, не существует (это был бы "демон Максвелла"). Зеркало Гезела в физическом смысле (как конструкция односторонней видимости, которая не зависит ни от освещенности, ни от других условий работы) - противоречит физическим законам. Используется это понятие в основном в психологии для обсуждения морально-этических вопросов.

Математическое решение

Пусть освещенность внутри "скрытого" помещения - i, а снаружи I.

Тогда внутрь помещения будет попадать I x T светового потока извне и i x R отраженного изображения.

Световой поток наружу также состоит из двух: i x T (изображение помещения) и I x R (собственное уличное отражение).

Необходимые нам требования превращаются в простые математические уравления:

  1. Прозрачность для зрителя внутри помещения означает, что поток снаружи должен быть значительным и превосходить освещенность внутри (хорошая видимость будет при превышении в 5 раз):
    (I x T) > i x 101.1
    или
    I / i > 10 / T1.2
  2. Отражение для посетителя снаружи означает, что поток, проходящий через стекло из помещения должен быть значительно (желательно, в 10 раз) меньше, чем отраженный собственный отраженный поток (чтобы быть полностью незаметным на его фоне, т.к. глаз человека настраивается на ):
    (i x T) x 10 < (I x R)2.1
    или
    I / i > 10 / (R / T)2.2

Чем больше коэффициент пропускания T - тем лучше мы будет видеть улицу из помещения.

В то же время для того, чтобы с улицы не видно было интерьер помещения коэффициент отражения R должен быть в разы больше, чем коэффициент пропускания (нужно не забывать, что они связаны друг с другом: R + T ≤ 1).

Отношение I / i в формулах показывает, во сколько раз освещенность снаружи больше, чем освещенность внутри. Чем ярче снаружи и чем темнее внутри, тем лучше выполняются наши требования.

Характерная освещенность для различных условий:

УсловияОсвещённость, лк
Солнечными лучами в полдень100 000
На открытом месте в пасмурный день1 000
В светлой комнате вблизи окна100
В комнате при искусственном освещении50-100
От полной луны0,2
От ночного неба в безлунную ночь0,0003

В дневное время отношение I / i принимает значение 100÷1000 в зависимости от ясности погоды. В ночное время отношение составляет менее 0,1.

На практике для наиболее зеркальных поверхностей максимальный коэффициент пропускания T составляет 10%÷15%. Коэффициент отражения R составляет около 60%÷70% (еще около 20÷30% света поглощается стеклом). Это - оптимальное решение для необходимых требований. Т.е. R / T в лучшем случае менее 7;

Поэтому зритель в помещении будет отчетливо видеть улицу до тех пор пока разница освещенностей I / i не станет меньше 10÷100. Т.е. уже через некоторое время после заката улица будет видна не слишком хорошо. В ночное время зрители в помещении не увидят ничего.

Для того же, чтобы быть скрытыми от глаз наблюдателей на улице необходимо, чтобы разница освещенностей I / i была не менее 2. Поэтому видеть снаружи помещение можно будет поздно в сумерки, когда на улице будет лишь немного светлее, чем внутри.

Для того, чтобы избежать этого, необходимо увеличить освещенность снаружи хотя бы в 2 раза по сравнению с помещением. Это обозначает, что перед стеклом с односторонней прозрачностью может понадобиться установить лампы, которые будут создавать в ночное время освещение ярче, чем внутри помещения.

Производство одностороннего зеркала

Окно односторонней зеркальности

Чем же отличается такое односторонне зеркало от обычного и как его изготовить?

Обычные зеркала - это как правило стекло с нанесенным на его заднюю сторону отражающим покрытием (различными сплавами олова, серебра, меди, титана или алюминия). При этом напыление очень плотное и слой напыления толстый.

Зеркала с односторонней прозрачностью изготавливаются аналогично, но слой напыления тонкий и пропускает часть света. Альтертнативный вариант - нанесение полупрозрачной зеркальной пленки. Ее можно наносить на существующее остекление.

Стоимость обоих методов одинакова, одинаков и принцип работы (см. выше). Устойчивость к механическим воздействиям (царапинам, ударам), температурным условиям и влажности примерно одинакова.

Зеркальная пленка

Основное отличие - зеркальное напыление делается в цеху, автоматизированно. Поэтому качество продукции не зависит от мастера, выполняющего работы. Но такое стекло изготавливается только в специализированных цехах и в течение некоторого времени (в зависимости от технологии производства).

Зеркальная пленка может наноситься по месту, в т.ч. на уже существующее остекление. Однако, нанесение пленки требует хороших навыков и специального инструмента, чтобы не было допущено брака при наклеивании (пузырей, отслоениий, различных неровностей, инородных вкраплений или пыли, и т.д.). Также зеркальная пленка может наноситься совместно с укрепляющей защитной пленкой.

Заключение

Фасад с зеркальной пленкой

Несложно создать стекло с односторонней зеркальностью (в т.ч. превратить существующее окно в такую поверхность). Это можно сделать как напылением, так и нанесением зеркальной пленки.

Но при любой реализации такого зеркала его "односторонность" будет зависеть от освещенности снаружи и внутри. Без дополнительного освещения ночью - оно будет работать в "обратном" режиме: можно будет увидеть лишь собственное изображение внутри помещения. С улицы же будет видно все. Не существует способа обойти эти законы физики.

Днем или при дополнительное ночном освещении снаружи такое стекло будет работать как одностороннее зеркало.

AbavaNet, Москва, 2009.


Задать свой вопрос

Идёт отправка

Ваш вопрос:

Электронная почта:

  • Указанные контакты будут использованы исключительно для ответа на Ваши вопросы и никогда не будут публиковаться
  • Вопрос и ответ на него могут быть опубликован в разделе часто задаваемых вопросов без указания авторства вопроса

©AbavaNet, 2002-2010

Гид по по бронеокнам

Инсталляции

Пулестойкие окна, встроенные в фасадную конструкцию, защита от АК-74. Москва.

О компании Продукция Услуги Правовая информация Карта сайта Контакты
Яндекс.Метрика

AbavaTechnolohy  AbavaNet technology

(495) 921-79-91
abava@abava.net
загрузка...
English
Поддержка
Медиа
Поиск
Контакты