Proč zrcadlo obrací jenom strany a ne také nahoře a dole

Drahý Time,

po pravdě jsem netušil, dokud jsem se na to nezeptal, jak záludná je pro dospělého, technicky vzdělaného člověka otázka z titulku. Tedy proč zrcadlo při pohledu do něj obrací strany - pravou za levou a ne také nahoře a dole. Tak se na to pojďme blíže podívat.

Zrcadlo je dnes naprosto běžná a levná věc, ale v minulosti byla známkou luxusu a to ještě poměrně nedávno. I před sto padesáti lety to byla věc spíše pro bohatější měšťanstvo než pro chudého rolníka. Přitom už v roce 1835 německý chemik Justus von Liebig vyvinul způsob, jak na zadní stranu skla chemicky nanést tenkou vrstvu stříbra. To bylo podstatně vhodnější pro průmyslovou výrobu než starší benátská metoda s amalgámem cínu a rtuti. Předtím bylo nejběžnějším způsobem shlédnout svůj odraz na vodní hladině. Což je sice romantické, ale představte si se líčit nebo holit tváře u rybníka, když je mínus deset stupňů a Vámi vysekaná díra s vodní hladinou rychle zamrzá. Přece jenom je nějaké to zrcadlo v teple na zdi místnosti mnohem příjemnější varianta.

Od starověku až prakticky do konce čtrnáctého století byl běžným zrcadlem vyleštěný kus bronzu. Teprve v patnáctém století se začala vyrábět velká skleněná zrcadla, především v Benátkách. Často najdeš na hradech a zámcích jejich výrobek, zrcadlo byl symbol luxusu a bohatství. Však ne nadarmo se francouzská aristokracie zrcadly doslova obklopovala a Versailleská Zrcadlová galerie byla mimo jiné demonstrací technologické a ekonomické moci.

Problém nebylo jenom to, jak vyrobit odrazovou vrstvu, ale také jak vyrobit kvalitní, tenké a rovnoměrně tlusté tabulové sklo. Takové tabulové sklo, které se nevlní. A potom to vyrábět levně. Takže i když Liebig dal světu návod, jak to dělat, ekonomicky to začalo vycházet až kolem roku 1870.

Zrcadlení se děje na rozhraní dvou prostředí. V přírodě třeba vzduch a voda. V každém z těch prostředí se světlo šíří jinou rychlostí a právě poměr mezi rychlostí světla ve vakuu a rychlostí světla v daném prostředí se nazývá index lomu. Na styčné ploše mezi vodou a vzduchem dojde k částečnému odrazu dopadajícího světla. Takže můžeme vidět, jak se na hladině jezera krásně zrcadlí celá okolní krajina.

A co z druhé strany? Znáš z vlastní zkušenosti při potápění, že z vody nevidíš svůj zrcadlový obraz, jako ho vidíš ve vzduchu. To má prosté vysvětlení - světlo dopadá shora a ode dna se jenom odráží. Potom se samozřejmě odráží i od hladiny zase zpátky do vody, ale je toho tak málo, že to nemáš šanci postřehnout. Tedy pokud se nepotápíš v noci se světlem, nebo třeba neplaveš temnotou zatopené jeskyně.

Takže když se díváš do zrcadla, které je tvořeno tabulovým sklem na opačné straně potažené stříbrem, dneska spíše hliníkem, tak se Tvůj obraz odráží právě v tom hliníku. Potom záleží na nepravidelnost rozhraní. Viditelné světlo má tyto vlnové délky:

Pokud jsou nepravidelnosti souměřitelné s vlnovou délkou, může dojít k rozptylu. Ta vlnová délka je tak malá, že se jednotlivé fotony odrážejí přímo od elektronů v rámci atomů kovů. Stříbro i hliník odráží relativně celé spektrum stejně, zatímco zlato hodně absorbuje modrou část, proto vidíme samotné zlato jako žluté.

Když to tedy shrnu, náš pohled do zrcadla vidí světlo odražené od jednotlivých elektronů z hliníkové fólie na druhé straně skla.

Na závěr zbývá zodpovědět otázku z perexu. Proč nevidíme upíry? Protože upír se neodráží v zrcadle. A naše nejlepší a nejsilnější dalekohledy jsou všechny zrcadlové.

Ano, je to tak, dalekohled využívá zrcadlo, a to konkrétně parabolické zrcadlo, které má tu vlastnost, že paprsky rovnoběžné s optickou osou se odrážejí do jeho ohniska. Třeba Extrémně velký teleskop, který se teď právě buduje, bude mít zrcadlo skoro 40 metrů v průměru. To už potom půjdou pozorovat přímo exoplanety u blízkých hvězd.

A proč tedy obrací zrcadlo strany a ne nahoře a dole? Protože zrcadlo nic neobrací. Jenom my jsme zvyklí vnímat, že z našeho pohledu na jiný objekt jsou strany převrácené. Co na zrcadlo dopadne, to se odrazí, přehození stran je jenom v naší hlavě.

Vážený čtenáři, děkuji Vám za Vaši pozornost, kterou jste věnovali mému článku. Snad jste se dozvěděli něco nového, co Vás zaujalo. Chtěl bych Vás teď poprosit o příspěvek, který mi pomůže pokračovat v práci na druhém dílu, tentokrát pod názvem: Tim se zase ptá: Proč a jak funguje vesmír. Bez Vás ta kniha nevznikne :)