Qualsiasi superficie lucida in grado di riflettere un’immagine può essere considerato uno specchio. Strumento di uso quotidiano, lo specchio piano non è l’unica tipologia esistente: tale oggetto può, infatti, assumere diverse forme e funzioni.
Invenzione
La storia dello specchio può essere fatta risalire all’antichità, dove questo oggetto era semplicemente una lastra piana di metallo, bronzo, rame o argento, lucidata a tal punto da riflettere la luce.
Bisogna aspettare il XIV secolo affinché lo specchio assuma un’estetica più simile a quella odierna: nella Repubblica Marinara di Venezia, gli artigiani erano in grado di costruire un esemplare di specchio a partire da una lastra di cristallo ben lucidata e da lamine di stagno e mercurio. Tramite un bagno di mercurio, le lamine di stagno erano pressate insieme al cristallo, processo lungo e costoso che rese lo specchio un bene di lusso disponibile alla nobiltà e alla borghesia mercantile.
Nella seconda metà dell’Ottocento fece la sua comparsa il processo di argentatura, grazie al quale era possibile produrre specchi a basso prezzo. Tale sistema consisteva nel fissare ad una lastra di vetro del nitrato d’argento e, successivamente all’esposizione, di ricoprire tutta la superficie con uno strato di gommalacca.
Attualmente ogni lastra di vetro è ricoperta da un sottilissimo strato di argento tramite un processo di elettrolisi; tale strato è situato dalla parte opposta alla superficie riflettente ed è protetto da una particolare verniciatura.
Come funziona
I raggi di luce paralleli che colpiscono uno specchio piano sono riflessi con un angolo identico all’angolo di incidenza, mantenendo in questo modo il loro parallelismo. Se, ad esempio, un fascio di luce colpisce uno specchio con un angolo di incidenza di 45°, questo verrà riflesso con un angolo di 45°. L’immagine prodotta da uno specchio è detta immagine virtuale poiché l’oggetto riprodotto non sembra provenire dall’originale, ma segue la posizione dell’osservatore.
Esistono altre tipologie di questo strumento: lo specchio parabolico concavo, ad esempio, è in grado di riflettere un fascio di luce parallelo all’asse di simmetria dello specchio in un unico punto all’interno dell’asse stessa detto fuoco.
Un particolare tipo di specchio è lo specchio sferico convesso: in questo tipo di specchio, ogni fascio di luce incidente la sfera viene fatto divergere grazie ad un punto di intersezione apparente posto dentro la sfera; l’effetto ottico prodotto permette di osservare, all’interno della sfera, il luogo circostante in miniatura. A causa della particolare conformazione dello specchio a sfera, nella quale non è presente un punto focale, qualsiasi immagine osservata all’interno soffrirà di un distorsione visiva nota come aberrazione sferica.
Uno strumento per specchiarsi
L’uso più semplice che si possa immaginare per uno specchio è quello di specchiarsi; osservare il proprio corpo o il proprio viso non era possibile prima della creazione dello specchio, a meno che non ci si guardasse in una pozza stagnante. Lo specchio ha un ruolo fondamentale nel riconoscere se stessi, nella formazione del proprio Io. La possibilità di identificare l’immagine dello specchio con il proprio essere è una capacità sviluppata solo da altri mammiferi e da alcune specie di uccelli.
Nel mondo animale il riconoscimento dell’Io nell’immagine riflessa può variare da specie a specie: un scimmia antropomorfa riconosce la sua figura allo specchio solo in età adulta.
L’uso più comune di uno specchio è applicato nella cosmesi. Affinché il nostro corpo, specialmente il viso, possa essere mantenuto a dovere è necessario utilizzare uno specchio per verificare la stato di condizione. Nel campo della cosmesi sono due le tipologie di specchio usate più frequentemente: il classico specchio da bagno e lo specchietto portatile, tanto caro al genere femminile.
Specchio per aumentare la visibilità
Lo specchio è uno strumento utile per aumentare la nostra visione dei dintorni, specialmente degli angoli cechi. Lo specchietto retrovisore di una macchina è fondamentale per osservare l’auto dietro di noi, senza per questo distogliere completamente lo sguardo dall’auto che ci precede. Uno specchio convesso può essere posizionato in luoghi con una scarsa visibilità, ad esempio all’interno di un incrocio dove non è possibile notare auto che arrivano dai lati, in questo modo sarà possibile usare lo specchio per esaminare la situazione senza esporsi. Questo stesso principio è applicato anche all’interno dei negozi, ad implementazione di un sistema di sorveglianza a circuito chiuso.
Un particolare sistema composto da due specchi è usato in ambito militare per osservare zone nascoste senza esporsi al fuoco nemico: tale sistema, usato sopratutto nei sommergibili, è chiamato periscopio.
Specchio semiriflettente
Questa tipologia di specchio è detto anche specchio semiargentato, specialmente in ambito scientifico, poiché è realizzato tramite l’applicazione di uno strato sottilissimo di argento spesso non più di una decina di atomi. Con una patina metallica così sottile solo il 50% della luce incidente viene riflessa dallo specchio; avremo quindi un lato capace di riflettere l’immagine davanti a se, mentre dall’altro lato sarà possibile vedere oltre il vetro come per una normale finestra.
Questa tipo di specchio è molto usato per la costruzione di stanze per l’interrogatorio all’interno delle stazioni di polizia, a patto che una delle due stanze rimanga all’oscuro (solitamente la stanza per l’osservazione) poiché il sottile strato metallico è applicato da ambo i lati ed una eventuale fonte di luce trasformerebbe il lato trasparente in un lato riflettente.
Specchio per arredamento
Molte tipologie di specchio sono usate a scopo decorativo o d’intrattenimento: specchi curvi sono spesso utilizzati come attrazione da luna park, mentre sfere di vetro e specchi sferici, che riflettono e deformano la luce, possono essere usate come decorazioni natalizie.
Specchio per dispositivi ottici
Lo specchio è spesso una componente molto importante di alcuni dispositivi ottici. Nei telescopi, lo specchio adoperato è detto ad alluminatura frontale poiché lo strato di alluminio o argento è deposto sulla superficie riflettente e non, come accade per i comuni specchi, sul lato opposto. Grazie a questo sistema è possibile eliminare le doppie riflessioni ed aumentare del 90% – 95% la quantità di luce riflessa (uno specchio normale riflette circa l’80% della luce incidente). Per prevenire l’insorgere dell’ossidazione della lente, lo specchio viene rivestito da una vernice protettiva. Questo processo di alluminatura frontale dovrebbe essere ripetuto nel tempo, così da mantenere la lente in ottimo stato; a questo scopo gli osservatori astronomici sono dotate di un vero e proprio laboratorio di alluminatura.
Allo scopo di misurare la quantità di luce riflessa da uno specchio è possibile utilizzare uno strumento ad hoc: il riflettometro. Lo specchio può non riflettere solo la lunghezza d’onda della luce, ma anche altre lunghezze d’onda. Per questo motivo lo specchio si divide in due categorie: specchio freddo e specchio caldo. Lo specchio freddo è la classica lastra di vetro in grado di riflettere la lunghezza d’onda corrispondente alla luce, lasciando passare completamente la lunghezza d’onda corrispondente l’infrarosso. Al contrario, uno specchio cosiddetto caldo, è in grado di riflettere lo spettro dell’infrarosso ma non la luce visibile. Lo specchio freddo è usato per la costruzione delle lampade dicroiche: questa particolare lampada emette luce ed infrarosso e, tramite l’ausilio di uno specchio freddo, la luce viene riflessa verso la zona utile mentre i raggi infrarossi si disperdono sul retro della lampada.
Per alcune ricerche scientifiche è spesso usata una particolare tipologia di specchio: lo specchio dielettrico. Tale strumento è composto da un vetro o da un altro materiale e da uno strato dielettrico, un materiale non conduttore. Ogni specchio è costruito su misura per riflettere un particolare spettro luminoso, scegliendo in modo opportuno il materiale di supporto e lo spessore dello stesso. Questa tipologia di specchio può arrivare a riflettere il 99,999% della luce incidente dello spettro considerato.