OGLINZILE

OGLINZILE

Fiind o stiinta practica, optica trebuie sa se bazeze pe un numar cat mai mare de instrumente si aparate care sa satisfaca necesitatile practice date. Aceste instrumente si aparate sunt alcatuite din componente optice, care, in raport cu tipul respectiv, indeplinesc anumite functii bine determinate.

Una dintre aceste componente optice o reprezinta oglinzile.

In raport cu forma suprafetelor reflectate, oglinzile pot fi oglinzi plane sau oglinzi sferice, acestea din urma fiind concave sau convexe.

Ori de cate ori o suprafata plana se caracterizeaza printr-un coeficient de reflexie mare, aceasta poate fi considerata, din punct de vedere optic, o oglinda plana.

Oglinzile plane pot fi obtinute astfel:

prin depunerea unui strat reflectant pe una dintre cele doua fete ale unui suport transparent, cu suprafetele plan-paralele si de grosime convenabila;

prin slefuirea cat mai fina a suprafetei plane a unui suport netransparent cu fetele plan-paralele;

prin folosirea suprafetei plane de separare dintre doua medii transparente cu indici de refractie diferiti, care poate reflecta o mare parte din lumina incidenta.

      Reflectarea unui fascicul de lumina de o oglinda concava si de catre o oglinda convexa

Cand suprafata plana reflecta numai o parte din lumina incidenta, cealalta parte fiind transmisa, oglinda obtinuta se numeste oglinda semitransparenta sau divizor de fascicul.

Pentru marirea coeficientului de reflexie a unei oglinzi, suprafata reflectanta a acesteia se acopera cu un strat metalic subtire. Exista diferite metode folosite pentru depunerea stratului metalic, coeficientii de reflexie corespunzatori depinzand de lungimea de unda si de natura materialului folosit.

De regula depunerile se fac in vid foarte inalt, fie prin evaporare, fie prin pulverizare catodica. Caracteristicile stratului metalic subtire, depus pe suprafata oglinzii depind puternic de calitatea vidului la care se face depunerea si de rata de evaporare a materialului depus. Prin imbunatatirea tehnologiei vidului si calitatea oglinzilor a crescut foarte mult.

Factorii care afecteaza reflectanta straturilor depuse sunt:

presiunea din camera de evaporare;

rata de evaporare;

grosimea stratului depus;

temperatura suportului;

unghiul de incidenta sub care cad vaporii pe suprafata care se acopera;

puritatea materialului depus;

imbatranirea in contact cu aerul atmosferic.

Daca depunerile se fac intr-un vid mai bun de 10^-6 torri, factorul cel mai important pentru obtinerea unor straturi subtiri cu reflectanta mare si in domeniul ultraviolet al spectrului este evaporarea rapida. Straturile opace cu grosimea de 600-700 Å trebuie obtinute in una sau doua secunde. Temperatura materialului pe care se fac depunerile nu trebuie sa fie mai mare de 50ºC, grosimea stratului depus trebuie sa nu fie mai mare de 1500 Å, iar unghiul de incidenta al depunerii sa nu fie mai mare de 30º. Efectul unor depuneri incorecte se manifesta prin micsorarea coeficientului de reflexie, cand lungimea de unda scade, domeniul ultraviolet fiind mult mai afectat decat domeniul infrarosu.

In ultimul timp, peste stratul reflectant metalic se depune un strat protector, care, pe langa rolul de a proteja stratul metalic, conduce si la cresterea proprietatilor reflectante ale oglinzilor. Stratul protector este un strat dielectric. Folosindu-se perechi de astfel de straturi dielectrice protectoare, convenabil alese, se obtin cele mai bune performante.

.

Deoarece in domeniul infrarosu al spectrului reflectanta oglinzilor acoperite cu straturi metalice este de aproximativ 99%, nu se pune problema imbunatatirii reflectantei prin folosirea unor straturi protectoare care sa creasca reflectanta.

Imaginile obiectelor luminoase, formate de oglinzile plane, sunt imagini virtuale, asemanatoare cu obiectul si situate la distanta egala, in spatele oglinzii.

De retinut este faptul ca imaginea unui obiect orientat dreapta va fi orientat stanga.

Imaginile luminoase, formate de oglinzile sferice, depind de conditia daca oglinda este concava sau convexa si de distanta de la obiect la oglinda. Modul de obtinere a imaginilor este, in linii mari, analog celui pe care l-am prezentat in cazul suprafetelor sferice, numai ca in cazul oglinzilor trebuie folosita legea reflexiei. Imaginea data de o oglinda sferica este, din anumite puncte de vedere, superioara imaginii date de o lentila, in special daca nu se iau in vedere efectele cromatice.

In Cloncurry, un mic oras din Australia, locuitorii vor avea o centrala termica proiectata sa functioneze bazandu-se numai pe caldura soarelui

Pamantenii incep sa foloseasca din ce in ce mai mult energia solara pentru incalzirea locuintelor proprii.

Cercetatorii lucreaza la proiecte prin care toate utilitatile, alimentate in prezent de la reteaua de energie electrica, vor folosi in cel mai scurt timp energia solara. Pana acum, doar australienii si americanii au anuntat proiecte de anvergura pentru producerea energiei in acest fel.

La inceputul saptamanii, administratia australiana a anuntat ca, in cel mult doi ani, orasul Cloncurry, din nordul Australiei, va "functiona' doar pe baza de energie solara. Autoritatile australiene au aratat ca orasul va avea o centrala termica ce va utiliza ca materie prima numai caldura soarelui.

Localitatea a fost aleasa deoarece detine recordul pentru cea mai calduroasa zi din Australia. Cercetatorii spun ca, din aceasta cauza, centrala va putea furniza electricitate chiar si in rarele zile innorate sau pe timpul noptii, deoarece caldura din restul zilelor e inmagazinata in blocuri de grafit.

Cea mai calduroasa zi

Autoritatile din Queensland, districtul de care apartine orasul, au anuntat ca vor investi 6,5 milioane de dolari in centrala ce va avea o putere de 10 megawati, ca parte a proiectului prin care vor sa faca din Cloncurry unul dintre primele orase din lume ce functioneaza doar pe baza de energie solara, informeaza Reuters.

'Cloncurry se lauda de mult cu titlul de cea mai calduroasa zi din Australia - 53 de grade Celsius la umbra, in 1889 - deci avem un avantaj important', a declarat Anna Bligh, premierul regiunii Queensland.

Generatoarele functioneaza si noaptea

Specialistii arata ca energia solara termica difera de panourile fotovoltaice care produc energie direct. In cazul centralei, 8.000 de oglinzi vor reflecta razele soarelui pe blocuri de grafit. Apa va fi pompata prin blocuri pentru a genera aburi care, la randul lor, furnizeaza electricitate prin intermediul turbinelor.

Centrala termica din Australia va avea 8.000 de oglinzi

Astfel, caldura inmagazinata de blocurile de grafit produce aburi si dupa caderea serii, iar generatoarele de electricitate functioneaza si noaptea.

Autoritatile din Queensland sustin ca aceasta centrala va produce 30 milioane de kilowati intr-un an, adica suficient cat sa asigure energia pentru intregul oras. Se asteapta ca generatoarele de electricitate sa functioneze la inceputului anului 2010.

Pregatirea primului oras independent energetic vine dupa ce Australia, alaturi de Statele Unite ale Americii, a refuzat sa semneze Protocolul de la Kyoto, care impune tarilor dezvoltate limite de emisii ale gazelor cu efect de sera.

John Howard, primul-ministru australian, declara recent ca orice acord international ar trebui sa includa tarile in curs de dezvoltare, precum China si India, ale caror economii au dus la cresterea emisiilor de dioxid de carbon.

Dar rapoartele oficiale arata ca si Australia e printre primele tari din lume la emisiile de gaze cu efect de sera pe cap de locuitor. De aceea, orasele care doresc sa-si impuna alta politica energetica nu au decat solutia de a-si produce local, prin mijloace "verzi', energia de care au nevoie. In prezent, autoritatile australiene se concentreaza pe eficienta energetica si tehnologie pentru a limita emisiile de dioxid de carbon.

Solar Two, in California

Primul proiect prin care locuitorii foloseau energia solara s-a facut in Statele Unite ale Americii, in 1982. Proiectul a fost imbunatatit si redenumit Solar Two, fiind asezat in estul Daggettului, in California, desertul Mojave.

Panourile solare se monteaza sub un unghi

Initial a fost un prototip de ferma solara pentru producerea energiei, care avea aproximativ 1.900 de oglinzi rotitoare, numite heliostate. Fiecare dispozitiv avea 42 de metri patrati si putea fi rotit in orice directie cu ajutorul unui computer.

Cand deveneau operationale, heliostatele puneau lumina soarelui in mijlocul panourilor fixate in pamant. Fabrica producea caldura si noaptea si alimenta peste 10.000 de locuinte. In prezent, cercetatorii lucreaza la extinderea proiectului.

Panourile solare pot fi amplasate si la tropice

Centrale solare mai exista si in Spania, si in Germania, instalate, de obicei, langa fermele agricole. Centrala din Germania e asezata langa Brendis si are o capacitate de 40 de megawati. Specialistii spun ca energia soarelui poate fi folosita cu atat mai mult cu cat atmosfera reflecta aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiatia solara.

Astfel, pe suprafata solului ajunge doar jumatate din ea. Chiar si asa, aceasta cantitate este de 170 milioane de ori mai mare decat productivitatea celor mai mari centrale.

Panourile solare pot fi amplasate in zonele tropicale, unde energia solara e atat de puternica, incat duce la arderea tufisurilor, focul izbucnind din cauza focalizarii razelor solare prin picaturile de roua, care se transforma in lentile optice. Exista zone in care e foarte folosit cuptorul solar modern.

Lumina solara folosita pentru a gati se comporta asemenea unei oglinzi concave ce focalizeaza razele soarelui pe mancare sau pe vas. In unele cuptoare solare, in loc de oglinda solara se foloseste un sistem de oglinzi plate pentru a directiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeasi idee se bazeaza si functionarea furnalului solar.

Colectoare pentru apa

In multe gospodarii, energia solara se foloseste pentru incalzirea apei. Lumina soarelui incalzeste apa rece care curge prin panourile plate, inchise, numite colectoare. Acestea functioneaza ca niste radiatoare inverse, absorb caldura pentru a incalzi apa.

De obicei, se monteaza pe acoperisul caselor, sub un unghi care sa permita absorbirea unei cantitati cat mai mari de energie. Panourile solare sunt foarte folosite in locurile mai greu accesibile, unde cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizata de panourile solare.

O parte din curentul astfel generat este folosita pentru incarcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se intrerupe odata cu lasarea serii.

Utilizarile energiei soarelui

Energia solara a fost folosita din Antichitate, din anul 400 inainte de Hristos, cand grecii au utilizat-o pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticla pline cu apa.

In 200 i.e.n, si grecii, si chinezii foloseau oglinzi concave in acest scop. Energia solara a mai fost folosita si pentru zbor. Avionul solar Challenger a traversat Canalul Manecii avand ca singura sursa de energie lumina soarelui.

Panourile solare care ii acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turatie corespunzatoare elicea. Cercetatorii au mai folosit acest tip de energie in Mont Luis, Franta, unde s-a construit o cladire cu mai multe niveluri, ce are o latura acoperita cu o uriasa oglinda concava, formata din oglinzi .

Statiile cosmice, echipate cu panouri solare

Energia solara a fost folosita inca din anii '60, cand satelitii artificiali de comunicare erau alimentati cu ajutorul unor panouri solare enorme. Cercetatorii americani pregatesc lansarea celei mai avansate variante de statie cosmica Freedom. Aceasta va fi echipata cu opt panouri solare, asemanatoare unor aripi, care vor transforma lumina solara intr-o putere electrica de 75KW.

Profesorul american Peter Glaser are un proiect prin care un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrica necesara omenirii. Astfel, in jurul Pamantului s-ar roti o flota de 40 de sateliti, centrale solare generatoare de energie din radiatia solara.

Energia generata in fotocelule va fi transformata in microunde, iar acestea ar fi transmise spre statii de receptie terestre. Potrivit Biroului European pentru Navigatie Cosmica, 40 de sateliti ar acoperi un sfert din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene in jurul anului 2040.

Bibliografie:

Emil I. Toader, Virgil Spulber, "Optica"

Editura Tehnica, Bucuresti 1990

L.Vlasov, D.Trifonov, "Optica geometrica"

Editura Stiintifica si Enciclopedica, Bucuresti 1985

Silvia Jerghiuta, Floarea Popa, "Optica tehnica"

Editura Document, Iasi 2002

www.adevarul.ro

www.google.com / iamagini