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鏡は、像を反射する物体です。鏡に反射した光は、鏡の前にあるものの像を形成し、それが目やカメラのレンズを通して焦点を合わせられます。鏡は、入射角と同じ角度で光の方向を反転させます。これにより、見る人は自分自身や自分の後ろにある物、あるいは角の向こう側など、視野外にある斜めの物体を見ることができます。水面のような自然の鏡は先史時代から存在していましたが、人々は何千年もの間、石、金属、ガラスなど、さまざまな素材で鏡を製造してきました。現代の鏡では、銀やアルミニウムなどの金属が、その高い反射率のために、ガラスの滑らかで非常に硬い表面の上に薄いコーティングとしてよく使用されます。
鏡は波の反射体です。光は波で構成されており、光波が鏡の平面で反射すると、元の波と同じ曲率と収束度を、同じ角度で逆方向に保持します。これにより、波がレンズを通して集束されたときに、まるで波が鏡の方向から発せられたかのように像が形成されます。光は光線（光源から放射状に伸びる、常に波に垂直な仮想の線）としても考えることができます。これらの光線は、鏡に入射した時（入射光）と同じ角度で逆方向に反射されます。この性質は鏡面反射と呼ばれ、光を拡散させて波を分解し、様々な方向に散乱させる物体（例えば、つや消しの白い塗料など）と鏡を区別するものです。したがって、鏡は、表面の質感や粗さが波の波長よりも小さい（滑らかである）表面であれば、どのような表面でも鏡になり得ます。
鏡を見ると、周囲の物体から発せられた光や散乱した光が鏡に反射して目に届き、その物体の鏡像または反射像が見えます。この効果により、物体が鏡の後ろにある、あるいは（場合によっては）鏡の手前にあるという錯覚が生じます。鏡の表面が平らでない場合、鏡は反射レンズのように振る舞うことがあります。平面鏡は歪みのない実物そっくりの像を映し出しますが、曲面鏡は線、コントラスト、鮮明さ、色などの画像特性をそのままに、さまざまな方法で像を歪ませたり、拡大したり、縮小したりすることがあります。
鏡は、身だしなみを整える際など、自分の姿を検査するためによく使われます。そのため、昔は「鏡」と呼ばれていました。[ 1 ]この用途は先史時代にまで遡り、[ 2 ]装飾や建築における用途と重なる部分があります。鏡は、障害物のために直接見えない他のものを見るためにも使われます。例としては、車のバックミラー、建物内外の防犯ミラー、歯科医の鏡などがあります。鏡は、望遠鏡、レーザー、カメラ、潜望鏡、産業機械などの光学機器や科学機器にも使われています。
迷信によれば、鏡を割ると7年間不運が続くと言われている。[ 3 ]
「鏡」と「反射体」という用語は、他の種類の波を反射する物体にも使用できます。音響鏡は音波を反射します。壁、天井、自然の岩石などの物体は反響音を生じさせる可能性があり、この傾向は、住宅、講堂、録音スタジオを設計する際の音響工学において問題となることがよくあります。音響鏡は、放物面マイクロホン、大気研究、ソナー、海底マッピングなどの用途に使用できます。[ 4 ]原子鏡は物質波を反射し、原子干渉法や原子ホログラフィーに使用できます。
人類が最初に用いた鏡は、おそらく静止した水たまりか、光沢のある石だったでしょう。[ 5 ]良い鏡を作るための条件は、非常に高い平面度を持つ表面（反射率が高いことが望ましいが、必ずしもそうである必要はない）と、光の波長よりも小さい表面粗さです。
最初に製造された鏡は、黒曜石などの磨かれた石片で、黒曜石は天然の火山ガラスです。[ 6 ]アナトリア（現在のトルコ）のチャタルヒュユクで発見された黒曜石の鏡の例は、紀元前6000年頃のものとされています。[ 7 ]磨かれた銅の鏡は、紀元前4000年からメソポタミアで、[ 7 ]紀元前3000年頃から古代エジプトで作られました。[ 8 ]中央アメリカと南アメリカの磨かれた石の鏡は、紀元前2000年頃からのものです。[ 7 ]
青銅器時代には、ほとんどの文化で青銅、銅、銀、またはその他の金属の磨かれた円盤から作られた鏡が使われていました。[ 6 ] [ 9 ]ヌビアのケルマの人々は鏡の製造に熟練していました。ケルマの神殿内では、彼らの青銅窯の遺跡が発見されています。 [ 10 ]中国では、紀元前2000年頃から青銅鏡が製造され、[ 11 ]最古の青銅と銅の例のいくつかは斉家文化によって作られました。このような金属製の鏡は、ギリシャ・ローマ時代からヨーロッパの中世まで標準であり続けました。[ 12 ]ローマ帝国時代には、銀の鏡が召使いによって広く使用されていました。[ 13 ]
スペキュラム金属は、銅と錫の高反射合金で、数世紀前まで鏡に使われていました。19世紀半ばまで、多くの天体望遠鏡がスペキュラム金属の鏡を使用していました。1668年のアイザック・ニュートンの反射望遠鏡もスペキュラム金属を使用しており、 1869年に設置されたオーストラリアのグレート・メルボルン望遠鏡も同様でした。 [ 14 ]スペキュラム金属の鏡は中国とインドで生まれた可能性があります。[ 15 ]スペキュラム金属やその他の貴金属の鏡は製造が難しく、富裕層しか所有できませんでした。[ 16 ]
一般的な金属製の鏡は変色しやすく、頻繁に磨く必要がありました。青銅製の鏡は反射率が低く、演色性も悪く、石製の鏡はこの点においてさらに劣っていました。[ 17 ]： p.11これらの欠点が、新約聖書のコリント人への手紙第一13章にある「鏡に映ったようにぼんやりと見える」という記述を説明しています。
ギリシャの哲学者ソクラテスは、若者たちに鏡で自分の姿を見るように促した。そうすれば、もし彼らが美しいなら、その美しさにふさわしい人間になり、もし彼らが醜いなら、学問を通してその恥を隠す方法を知ることができるだろう、と。[ 17 ]： p.106
ガラスは、ソーダ石灰ガラスとガラス吹き技術の発展に伴い、紀元1世紀に鏡に使われるようになった。[ 18 ]ローマの学者プリニウスは、シドン（現在のレバノン）の職人が、裏面に鉛または金箔を貼ったガラス鏡を製造していたと主張している。金属は優れた反射率を提供し、ガラスは滑らかな表面を提供し、金属を傷や変色から保護した。 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 17 ]： p.12 [ 22 ]しかし、3世紀以前のガラス鏡の考古学的証拠はない。[ 23 ]
これらの初期のガラス鏡は、ガラスの泡を吹き、直径10～20cmの小さな円形部分を切り取って作られました。表面は凹面または凸面であり、不完全な部分が像を歪ませる傾向がありました。鉛コーティングされた鏡は、溶融金属の熱によるひび割れを防ぐために非常に薄く作られていました。[ 17 ]：p.10ガラス鏡は品質が悪く、高価で、サイズも小さかったため、19世紀後半まで固体金属鏡（主に鋼鉄製）が広く使われ続けました。[ 17 ]： p.13
銀メッキされた金属鏡は、西暦500年頃に中国で開発されました。むき出しの金属にアマルガムを塗布し、水銀が沸騰してなくなるまで加熱しました。[ 24 ]
中世におけるガラス鏡の進化は、ガラス製造技術の進歩に伴って起こった。フランスのガラス職人は、ガラスの泡を吹き、それを高速回転させて平らにし、長方形に切り出すことで平らなガラス板を作った。ドイツで開発され、16世紀までにヴェネツィアで完成されたより良い方法は、ガラスの円筒を吹き、両端を切り落とし、長さに沿ってスライスし、平らな熱い板の上に広げるというものだった。[ 17 ]： p.11ヴェネツィアのガラス職人は、透明度が高く加工しやすいことから、鉛ガラスを鏡に採用した。
ヨーロッパのルネサンス初期には、ガラス鏡に均一で反射率の高い錫コーティングを施すための火金めっき技術が開発されました。ガラスの裏面に錫と水銀のアマルガムを塗布し、加熱して水銀を蒸発させました。この工程は、従来の溶融鉛法よりもガラスへの熱衝撃が少なくなりました。 [ 17 ]： p.16発見の日付と場所は不明ですが、16世紀までにヴェネツィアはこの技術を用いた鏡製造の中心地となりました。これらのヴェネツィアの鏡は、最大で40インチ（100cm）四方でした。
ヴェネツィアは錫アマルガム技術の独占を1世紀にわたって維持した。豪華な装飾が施された額縁に入ったヴェネツィアの鏡は、ヨーロッパ中の宮殿の豪華な装飾品として用いられ、非常に高価だった。例えば、17世紀後半には、フィエスク伯爵夫人が鏡1枚をお買い得品と考え、小麦畑全体を交換したと伝えられている。[ 25 ]しかし、その世紀末には、産業スパイによって秘密が漏洩した。フランスの工房は、この工程の大規模な工業化に成功し、水銀蒸気の毒性にもかかわらず、最終的には大衆が手頃な価格で鏡を入手できるようにした。 [ 26 ]
産業革命後期のリボンマシンの発明により、現代のガラス板を大量生産することが可能になった。[ 17 ]フランスで王室の主導により設立されたサンゴバン工場は重要な製造業者であり、ボヘミアやドイツのガラスはしばしば比較的安価であったが、それらも重要であった。
銀メッキガラス鏡の発明は、 1835年にドイツの化学者ユストゥス・フォン・リービッヒによるものとされている。 [ 27 ]彼の湿式蒸着法は、硝酸銀の化学的還元によってガラス上に金属銀の薄い層を堆積させるものであった。この銀メッキ法は大量生産に応用され、手頃な価格の鏡の普及につながった。
鏡は、銀、あるいはニッケルやクロム（後者は自動車用ミラーで最もよく使用される）を電気めっきによってガラス基板に直接湿式蒸着することで製造されることが多い。[ 28 ]
光学機器用のガラスミラーは、通常、真空蒸着法によって製造されます。これらの技術は、1920年代から1930年代にかけて、ガス放電ランプの電極から金属が噴出し、ガラス壁に凝縮して鏡面状のコーティングを形成するという現象が観察されたことに端を発しています。スパッタリングと呼ばれるこの現象は、 1970年代の半導体技術の発展に伴い、工業的な金属コーティング法へと発展しました。
同様の現象は白熱電球でも観察されていた。熱くなったフィラメントの金属がゆっくりと昇華し、電球の壁に凝縮する。この現象は、1912年にポールとプリングスハイムによって蒸着コーティング法として開発された。ジョン・D・ストロングは、 1930年代に蒸着コーティングを用いて最初のアルミニウムコーティング望遠鏡ミラーを作った。[ 29 ]最初の誘電体ミラーは、1937年にオーワーターが蒸着ロジウムを用いて作った。[ 18 ]
ガラスミラーの金属コーティングは通常、その上に塗布された塗料の層によって摩耗や腐食から保護されています。光学機器用のミラーは、光がガラスを2回通過する必要がないように、金属層が前面にあることがよくあります。これらのミラーでは、金属は非金属（誘電体）材料の薄い透明なコーティングによって保護されている場合があります。二酸化ケイ素の誘電体コーティングで強化された最初の金属ミラーは、 1937年にHassによって作成されました。1939年、 Schott Glass社で、Walter Geffckenは多層コーティングを使用した最初の誘電体ミラーを発明しました。[ 18 ]
古代ギリシャ人は、光を集中させるために鏡を使うことに馴染みがありました。放物面鏡は、数学者ディオクレスが著書『燃焼鏡について』で記述し研究しました。[ 30 ]プトレマイオスは、曲がった磨かれた鉄鏡で数多くの実験を行い、[ 2 ] p.64で平面鏡、凸球面鏡、凹球面鏡について論じました。[ 31 ]
鏡は、形状、支持方法、反射材、製造方法、用途など、さまざまな方法で分類できます。
曲面鏡の表面は、多くの場合、球面の一部です。平行光線を一点に正確に集光することを目的とした鏡は、通常、回転放物面の形状で作られます。これらは、望遠鏡（電波からX線まで）、放送衛星との通信用アンテナ、太陽炉などに使用されます。代わりに、複数の平面鏡または曲面鏡を適切に配置・配置した分割鏡を使用することもできます。
鏡の構造材料として最も一般的なのはガラスである。これは、透明性、加工の容易さ、剛性、硬度、そして滑らかな表面仕上げが可能であるといった特性による。
最も一般的な鏡は、透明なガラス板と、裏面（入射光と反射光の反対側）に薄い反射層があり、その反射層を摩耗、変色、腐食から保護するコーティングで裏打ちされた構造になっています。ガラスは通常ソーダ石灰ガラスですが、装飾効果のために鉛ガラスが使用されることもあり、特定の用途には他の透明な材料が使用されることもあります。[ 34 ]
軽量化や耐衝撃性のために、ガラスの代わりに透明なプラスチック板を使用することができます。あるいは、鏡が破損した場合の怪我を防ぐために、柔軟な透明なプラスチックフィルムを鏡の前面および／または背面に接着することもできます。ガラスの前面には文字や装飾的なデザインを印刷したり、反射層に形成したりできます。前面には反射防止コーティングを施すこともできます。[ 35 ]
前面（入射光と反射光が同じ側）が反射する鏡は、どんな硬質材料でも作ることができます。[ 36 ]支持材料は必ずしも透明である必要はありませんが、望遠鏡の鏡にはガラスがよく使われます。反射層の上には、摩耗、変色、腐食から保護するため、または特定の波長を吸収するために、透明な保護コーティングが施されることがよくあります。[ 37 ]
薄くて柔軟なプラスチックミラーは、割れたり鋭利な破片が出たりしないため、安全のために使われることがあります。その平面性は、硬いフレームに張ることで実現されます。これらは通常、2枚の薄い透明プラスチック層の間に蒸着アルミニウム層を挟んだ構造になっています。[ 38 ] [ 39 ]
一般的な鏡では、反射層は通常、湿式プロセスで成膜された銀、錫、ニッケル、クロムなどの金属、または真空中でスパッタリングまたは蒸着によって成膜されたアルミニウム[ 28 ] [ 40 ]です。反射層は、適切な屈折率を持つ1つまたは複数の透明材料の層で構成される場合もあります。
構造材料は金属である場合があり、その場合、反射層は同じ金属の表面となる。金属製の凹面鏡は、赤外線（例えば、暖房器具）やマイクロ波（例えば、衛星テレビアンテナ）を反射するためによく用いられる。液体金属望遠鏡は、水銀などの液体金属の表面を利用する。
光の一部のみを反射し、残りの一部を透過させるミラーは、非常に薄い金属層、または適切な誘電体層の組み合わせで作ることができます。これらは一般的にビームスプリッターとして使用されます。特にダイクロイックミラーは、特定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過させる表面を持っています。コールドミラーは、可視光スペクトル全体を効率的に反射し、赤外線を透過させるダイクロイックミラーです。ホットミラーはその逆で、赤外線を反射し、可視光を透過させます。ダイクロイックミラーは、カメラや測定機器において、不要な光成分を除去するためのフィルターとしてよく使用されます。
X線望遠鏡では、X線は極めて精密な金属表面でほぼかすめるような角度で反射され、反射されるのはごくわずかな光線だけです。[ 41 ] X線レーザー用に考案された飛行相対論的ミラーでは、反射面は低密度プラズマ中に非常に強力なレーザーパルスによって生成され、極めて高速で移動する球状の衝撃波（航跡波）です。 [ 42 ]
位相共役ミラーは、非線形光学を用いて入射ビーム間の位相差を反転させます。このようなミラーは、例えばコヒーレントビーム合成に使用できます。有用な応用例としては、レーザービームの自己誘導やイメージングシステムにおける大気歪みの補正などがあります。[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]
十分に狭い光線が局所的に平坦な表面上の点で反射されると、表面の法線方向はその点における2本のビームによって形成される角度の二等分線となる。つまり、方向ベクトルは入射ビームの光源に向かう法線ベクトル、および方向ベクトル反射ビームは同一平面上にあり、その角度はそして入射角に等しくなりますそして、ただし符号は逆である。[ 46 ]
この性質は、電気伝導性のある平面に入射する電磁平面波の物理学、あるいは屈折率の異なる2つの物質の間など、光速が急激に変化する場所での電磁平面波の物理学によって説明できる。
より具体的には、凹面放物面鏡（その表面が回転放物面の一部である）は、その軸に平行な光線を、その焦点を通る光線に反射します。逆に、放物面凹面鏡は、その焦点から来る光線を、その軸に平行な方向に反射します。凹面鏡の表面が長楕円体の一部である場合、それは一方の焦点から来る光線を、もう一方の焦点に反射します。[ 46 ]
一方、凸面放物面鏡は、その軸に平行な光線を、鏡の後ろにある表面の焦点から発しているように見える光線に反射します。逆に、その点に向かって収束する入射光線は、軸に平行な光線に反射します。長楕円体の一部である凸面鏡は、一方の焦点に向かって収束する光線を、もう一方の焦点から発しているように見える発散光線に反射します。[ 46 ]
球面鏡は、球面収差のため、平行光線を一点に収束または発散する光線に反射せず、またその逆も同様です。しかし、球の半径に比べて直径が十分に小さい球面鏡は、鏡の中心と球の中心を通る軸を持つ放物面鏡と非常によく似た挙動を示します。そのため、多くの用途で球面鏡を放物面鏡の代わりに使用できます。[ 46 ]
同様の収差は、入射光線が互いに平行であっても鏡の軸に平行でない場合、または焦点ではない点から発散する場合に放物面鏡でも発生します。これは、鏡の近くにある物体や、鏡から見たときに広い角度に及ぶ物体の像を形成しようとする場合などです。ただし、物体の像が鏡から十分に遠く、軸の周りの角度が十分に小さい場合は、この収差は十分に小さくすることができます。[ 46 ]
鏡は観察者に像を映し出します。しかし、スクリーンに投影される像とは異なり、鏡の表面には像は実際に存在しません。例えば、二人が鏡で互いを見つめ合うと、同じ鏡面上にそれぞれ異なる像が映ります。光波が眼のレンズを通過する際に互いに干渉し合い、網膜の表面に像を形成します。そして、二人は異なる方向から来る光波を見ているため、同じ鏡に映る像もそれぞれ異なるのです。このように、鏡に映る像は、眼に対する鏡の角度によって決まります。物体と観察者の間の角度は、常に眼と法線（鏡面に垂直な方向）の間の角度の2倍です。このため、両眼視を持つ動物は、反射像を奥行き知覚と三次元的な認識をもって見ることができるのです。
鏡は、観察者から反対の角度にあるものの仮想像を形成します。つまり、像の中の物体は、鏡の表面の後ろ、つまり鏡の正面にある位置から等距離にある、視線の直線上に存在しているように見えます。観察者の後ろにある物体、または観察者と鏡の間にある物体は、実際の向きの変化なしに観察者に向かって反射されます。光波は、鏡に垂直な方向に単に反転するだけです。しかし、観察者が物体に正面を向いていて、鏡が両者の間にある角度にある場合、像は角度の方向に沿って180°反転して見えます。[ 47 ]
（平面）鏡で見た物体は左右反転して見える（例えば、右手を上げると、鏡の中の像の左手が上がって見える）が、垂直反転はしない（像の中では、人の頭は体の上に見える）。[ 48 ]しかし、鏡は上下を入れ替えるのと同じように、左右を実際に「入れ替える」わけではない。鏡は前後を入れ替える。正確には、鏡面に対して垂直な方向（法線）で物体を反転させ、3次元像を裏返す（手から剥がした手袋を裏返すと、左手用の手袋が右手用の手袋になったり、その逆になったりするのと同じ）。人が左手を上げると、鏡の中では実際に左手が上がるが、鏡の中の想像上の人物は文字通り裏返しになっているため、手も含めて右手が上がっているように見える。人が鏡に横向きに立つと、鏡は左右の手を反転させる。つまり、物理的に鏡に近い物体は仮想像でも常に近くに見え、鏡面から遠い物体は角度に関係なく常に左右対称に遠くに見える。
前後軸が反転した自分の像を見ると、左右軸が反転した像として認識されます。鏡に映ったとき、人の右手は実際の右手と真向かいにありますが、心の中では像の中で左手として認識されます。人が鏡を見ると、像は実際には前後が反転（裏返し）しており、これは中空マスク錯視に似た効果です。鏡像は根本的に物体とは異なり（裏返し）、物体を回転させるだけでは再現できないことに注意してください。物体とその鏡像はキラルであると言われます。
テキストなど、二次元オブジェクトとみなせるものについては、通常、前後反転では観察される反転を説明できません。画像は三次元空間の二次元表現であり、二次元平面上に存在するため、画像は正面からも背面からも見ることができます。紙に書かれたテキストを光にかざして後ろから見ると反転して見えるのと同様に、鏡に向けられたテキストも反転して見えます。これは、テキストの画像が観察者から見てもまだ反対側を向いているためです。実質的に二次元であるオブジェクトの画像で観察される反転を理解するもう1つの方法は、鏡の中の左右反転は、人間が周囲を認識する方法によるものであるということです。鏡に映った人の姿は、自分と向き合っている実在の人物のように見えますが、その人物が実際に自分自身と向き合う（つまり双子）には、どちらか一方が物理的に回転してもう一方と向き合う必要があり、その結果、左右が実際に入れ替わります。鏡は左右反転の錯覚を引き起こしますが、これは像が回転して見る人の方を向いたように見えるときに左右が入れ替わったわけではないからです。見る人の自己中心的なナビゲーション（観察者の視点からの左右、つまり「私の左…」）は、鏡の後ろにいるように見える人物の仮想像を処理する際に、無意識のうちに他者中心的なナビゲーション（他者の視点からの左右、「…あなたの右」）に置き換えられます。同様に、鏡で見るテキストは、実際に左右を入れ替えて観察者の方を向き、表面から離れた場所に物理的に回転させなければ、鏡で読むことはできません。[ 47 ]
鏡の反射率は、入射光の総量に対する反射光の割合によって決まります。反射率は波長によって変化する場合があります。反射されなかった光の全部または一部は鏡に吸収されますが、場合によっては一部が透過することもあります。コーティングによって光のごく一部が吸収されますが、表面反射鏡では通常、反射率が高く、基板からの反射損失と吸収損失の両方が排除されます。
反射率は、コーティングの種類と厚さによって決まることが多い。コーティングの厚さが透過を防ぐのに十分であれば、損失はすべて吸収によって発生する。アルミニウムは銀よりも硬く、変色しにくく、可視光から近紫外線の範囲で85～90%の光を反射するが、800～900 nmの間では反射率が低下する。金は非常に柔らかく傷つきやすいが、変色しない。金は800～12000 nmの近赤外線と遠赤外線に対して96%以上の反射率を持つが 、600 nmより短い波長 （黄色）の可視光は反射率が低い。銀は高価で柔らかく、すぐに変色するが、可視光から近赤外線の範囲ではあらゆる金属の中で最も高い反射率を持つ。銀は2000nmまでの波長の光に対して98～99%の反射率を示すが 、350nmより短い波長では反射率がほぼ完全に失われる 。
誘電体ミラーは99.99%以上の光を反射できますが、波長範囲が狭く、帯域幅はわずか10 nmから、波長可変レーザー の場合は最大100 nmまでです。ただし、誘電体コーティングは金属コーティングの反射率を高め、傷や変色から保護することもできます。誘電体材料は通常非常に硬く、比較的安価ですが、必要なコーティングの回数が多いため、一般的にコストがかかります。公差の低いミラーでは、コスト削減のためにコーティングの厚さを減らし、透過を吸収するために単に塗料で覆う場合があります。[ 49 ]
表面品質、または表面精度は、理想的な表面形状からのずれを測定します。表面品質を高めると、画像の歪み、アーティファクト、収差が軽減され、コヒーレンス、コリメーションが向上し、ビームの不要な発散が軽減されます。平面鏡の場合、これはしばしば平面度で表されますが、その他の表面形状は理想的な形状と比較されます。表面品質は通常、干渉計や光学フラットなどの機器で測定され、通常は光の波長（λ）で測定されます。これらのずれは、表面粗さよりもはるかに大きい場合も、はるかに小さい場合もあります。フロートガラスで作られた一般的な家庭用鏡の平面度公差は、1インチ（25.4 mm）あたり9～14λと低く 、これは完全な平面度からのずれが5600～8800ナノメートルに相当します。レーザーや望遠鏡用の精密研磨されたミラーは、 表面全体にわたってλ/50（光の波長の1/50、約12 nm）もの公差を持つ場合があります。[ 50 ] [ 49 ]表面品質は、温度変化、基板内の内部応力、あるいは熱膨張係数の異なる材料を組み合わせたときに発生する曲げ効果など、さまざまな要因によって影響を受ける可能性があります。これは、バイメタルストリップに似ています。[ 51 ]
表面粗さは、表面の質感を表すもので、多くの場合、研磨作業によって生じた微細な傷の深さで表されます。表面粗さによって、反射光のうち鏡面反射と拡散反射の割合が決まり、画像の鮮明さやぼやけ具合が左右されます。
完全な鏡面反射を実現するには、表面の粗さを光の波長よりも小さく保つ必要があります。波長が1インチ（約25mm ）を超えることもあるマイクロ波は、金属製の網戸、大陸の氷床、砂漠の砂などで鏡面反射を起こすことができますが、波長がわずか数百ナノメートル（1インチの数十万分の1）しかない可視光線は、鏡面反射を起こすには非常に滑らかな表面に当たる必要があります。X線のように原子の直径に近い、あるいはそれよりも短い波長の場合、鏡面反射は光線がかすめるように入射する表面でのみ起こります。
表面粗さは通常、ミクロン、波長、または粒度で測定され、約80,000～ 100,000グリットまたは約½λ～¼λが「光学品質」とされる。[ 52 ] [ 49 ] [ 53 ]
透過率は、入射光に対する透過光の割合によって決まります。透過率は通常、第一面と第二面の両方で同じです。入射光から透過光と反射光を差し引いた合計値は、コーティングと基板の両方で吸収される量を測定します。ワンウェイミラー、ビームスプリッター、レーザー出力カプラなどの透過型ミラーの場合、ミラーの透過率は重要な考慮事項です。金属コーティングの透過率は、多くの場合、その厚さによって決まります。精密なビームスプリッターや出力カプラの場合、適切な量の光を透過させるために、コーティングの厚さを非常に高い許容範囲に保つ必要があります。誘電体ミラーの場合、コーティングの厚さは常に高い許容範囲に保つ必要がありますが、透過率を決定するのは多くの場合、個々のコーティングの数です。基板については、使用する材料も選択した波長に対して良好な透過率を持つ必要があります。ガラスはほとんどの可視光アプリケーションに適した基板ですが、赤外線または紫外線波長には、セレン化亜鉛や合成サファイアなどの他の基板を使用できます。[ 54 ]： 104～108ページ
ウェッジ誤差は、表面が完全な平行性からずれることによって生じます。光学ウェッジとは、製造上の誤差や制約により、2 つの平面 (または曲面の主平面) の間に形成される角度であり、ミラーの一方の端が他方の端よりもわずかに厚くなる原因となります。平行面を持つほぼすべてのミラーと光学部品には、わずかなウェッジがあり、通常は秒角または分角で測定されます。第一面ミラーの場合、ウェッジは取り付け金具のアライメントずれを引き起こす可能性があります。第二面ミラーまたは透過ミラーの場合、ウェッジは光にプリズム効果を与え、光の軌道を偏向させたり、ごくわずかに色を変化させたりして、色収差やその他の収差を引き起こす可能性があります。場合によっては、わずかなウェッジが望ましいこともあります。たとえば、コーティングされていない表面からの迷光が、媒体を通して反射されるよりも分散される方が望ましい特定のレーザーシステムなどです。[ 49 ] [ 55 ]
表面欠陥は、表面の滑らかさにおける小さな不連続な不完全性です。表面欠陥は表面粗さよりも大きい（場合によってははるかに大きい）ですが、表面全体のごく一部にしか影響しません。これらは通常、傷、窪み、ピット（多くの場合、ガラス内の気泡によるもの）、スリーク（以前のより大きな研磨粒度による研磨作業で、その後の研磨粒度で完全に除去されなかった傷）、エッジの欠け、またはコーティングの傷として見られます。これらの欠陥は、多くの場合、コストと機械精度の両方における製造上の制約による避けられない副作用です。表面が像面に位置し、直接現れる場合を除き、これらの欠陥を十分に低く抑えれば、ほとんどの用途で悪影響を及ぼさなくなることがほとんどです。レーザーやファブリ・ペロー干渉計など、ミラーを破壊する可能性のある高エネルギーレベルのために、極めて低い光散乱、極めて高い反射率、または低い吸収が要求される用途では、表面欠陥を最小限に抑える必要があります。[ 56 ]
鏡は通常、鏡面金属などの自然に反射する材料を研磨するか、適切な研磨済み基材に反射コーティングを施すことによって製造されます。[ 57 ]
一般的にコスト重視の用途や、刑務所の独房への設置など高い耐久性が求められる用途では、鏡は研磨された金属などの単一のバルク材料から作られることがある。しかし、金属は小さな結晶（粒子）が粒界によって隔てられた構造をしており、粒界によって表面の光学的な滑らかさと均一な反射率が妨げられる可能性がある。[ 18 ]： p.2、8
ガラスに金属の反射層をコーティングすることは、金属が銀でなくても一般的に「銀メッキ」と呼ばれます。現在主なプロセスは、電気めっき、「湿式」化学蒸着、真空蒸着です。[ 18 ]前面コーティングされた金属ミラーは、新品のときに90～95%の反射率を達成します。
高い反射率や耐久性が求められる用途で、広帯域が必須ではない場合、誘電体コーティングが使用されます。誘電体コーティングは、限られた波長範囲で最大99.997%の高い反射率を実現できます。誘電体コーティングは化学的に安定で電気を通さないため、ほとんどの場合、真空蒸着法、最も一般的には蒸着法によって成膜されます。コーティングは通常透明であるため、吸収損失は無視できます。金属とは異なり、個々の誘電体コーティングの反射率は、層間の屈折率の差によって決まるフレネル方程式として知られるスネルの法則の関数です。したがって、コーティングの厚さと屈折率を調整することで、任意の波長を中心とすることができます。真空蒸着は、スパッタリング、蒸着、アーク蒸着、反応性ガス蒸着、イオンプレーティングなど、多くの方法で実現できます。[ 18 ]： p.103、107
ミラーは、用途に応じて、反射率、表面品質、表面粗さ、透過率など、幅広い公差で製造できます。これらの公差は、一般的な家庭用ミラーに見られるような広いものから、レーザーや望遠鏡で使用されるような非常に狭いものまで様々です。公差を厳しくすることで、より遠くまで、より鮮明で精密な画像やビーム伝送が可能になります。画像システムにおいては、これにより異常（アーティファクト）、歪み、ぼやけを軽減できますが、コストは大幅に高くなります。観察距離が比較的近い場合や、高い精度が求められない場合は、広い公差を使用して、手頃な価格で効果的なミラーを製造できます。
鏡は、身だしなみを整える際によく使われます。[ 58 ]大きさは、小型（携帯用）から壁に取り付けられる大型まで様々です。手持ち式、移動式、固定式、角度調整式などがあります。角度調整可能な鏡の典型的な例は、使用者が傾けることができるシュヴァル鏡です。
凸面鏡は平面鏡よりも広い視野を提供し、 [ 59 ]死角を最小限に抑えるために、特に大型トラックなどの車両によく使用されます。[ 60 ]道路の交差点や駐車場などの場所の角に設置され、人々が角の向こう側を見て他の車両やショッピングカートとの衝突を回避できるようにします。また、セキュリティシステムの一部として使用されることもあり、1台のビデオカメラで一度に複数の角度を表示できます。 [ 61 ]装飾としての凸面鏡は、主に体験的な効果をもたらすためにインテリアデザインで使用されます。[ 62 ]
太陽を光源として、鏡の向きの変化を利用して信号を送ることができる。この信号は長距離にわたって使用可能で、晴れた日には最大60キロメートル（37マイル）まで届く可能性がある。アメリカ先住民の部族や多くの軍隊は、この技術を用いて遠隔地の前哨基地間で情報を伝達していた。
鏡は捜索救助隊の注意を引くためにも使用できます。特殊なタイプの昼光信号鏡が市販されており、軍のサバイバルキットに含まれていることがよくあります。[ 68 ]
微細なミラーは、多くの大型高精細テレビやビデオプロジェクターの中核を成す要素です。この種の技術の代表例として、テキサス・インスツルメンツ社のDLPが挙げられます。DLPチップは切手サイズのマイクロチップで、その表面には何百万もの微細なミラーが配列されています。個々のミラーが光を投影面（ピクセルオン）または光吸収面（ピクセルオフ）に向けて反射することで、画像が生成されます。
ミラーを用いた他の投影技術としては、 LCoSがあります。DLPチップと同様に、LCoSも同程度のサイズのマイクロチップですが、数百万個の個別のミラーではなく、最大数百万個のピクセルを持つ液晶マトリックスによってアクティブに遮蔽された単一のミラーが用いられています。光として形成された画像は、投影面に向かって反射されるか（ピクセルオン）、アクティブ化されたLCDピクセルによって吸収されます（ピクセルオフ）。LCoSベースのテレビやプロジェクターでは、通常、3つのチップが使用され、それぞれが原色に対応しています。
リアプロジェクションテレビでは、大型の鏡が使用されます。光（例えば、前述のDLP方式からの光）は、1つまたは複数の鏡によって「折り畳まれる」ことで、テレビ本体がコンパクトになります。
光ディスクは、金属製の裏板と外側のプラスチック表面の間の内層に、一連の物理的なピットとランドとしてバイナリデータを符号化した、改良されたミラーです。データは、内層の物理的な変化によって生じる反射レーザー光の歪みを観測することで読み取られ、復号されます。光ディスクは通常、従来のミラーと同様にアルミニウム製の裏板を使用しますが、銀や金製の裏板を使用したものもあります。
鏡は太陽光発電所の不可欠な部分です。隣の写真に示されているものは、放物面トラフのアレイからの集光された太陽光を利用しています。[ 69 ]
望遠鏡やその他の精密機器では、前面銀メッキまたは第一面ミラーが使用されます。これは、反射面がガラスの前面（または第一面）に配置されているものです（これにより、通常の背面ミラーにあるガラス表面からの反射がなくなります）。銀を使用するものもありますが、ほとんどはアルミニウムです。アルミニウムは銀よりも短波長での反射率が高いです。これらのコーティングはすべて損傷しやすく、特別な取り扱いが必要です。新品の状態では、入射光の 90% ～ 95% を反射します。コーティングは通常、真空蒸着によって施されます。コーティングは空気中の酸素と湿気にさらされるとすぐに腐食し始めるため、通常はミラーを真空から取り出す前に保護オーバーコートが施されます。前面銀メッキミラーは、品質を維持するために時々再研磨する必要があります。マンジンミラーなどの光学ミラーには、光学設計の一部として第二面ミラー（背面に反射コーティング）があり、通常は光学収差を補正します。[ 70 ]
鏡面コーティングの反射率は反射率計を用いて測定でき、特定の金属の場合、光の波長によって反射率が異なります。この性質は、光学分野においてコールドミラーやホットミラーの製作に利用されています。コールドミラーは、透明な基板を用い、可視光に対してはより反射率が高く、赤外線に対してはより透過率の高いコーティング材を選択することで作製されます。
ホットミラーはその逆で、コーティングが赤外線を優先的に反射します。ミラー表面には、表面の劣化を遅らせ、使用するスペクトル領域での反射率を高めるために、薄膜コーティングが施されることがあります。例えば、アルミニウムミラーには、二酸化ケイ素やフッ化マグネシウムが一般的にコーティングされます。波長に対する反射率は、コーティングの厚さと塗布方法の両方に依存します。
科学的な光学研究においては、誘電体ミラーがよく用いられます。誘電体ミラーは、ガラス（または場合によっては他の材料）基板上に誘電体材料の層を一層以上堆積させて光学コーティングを形成したものです。誘電体層の種類と厚さを慎重に選択することで、ミラーから反射される光の波長範囲と量を指定できます。この種のミラーの中で最も優れたものは、入射光の99.999%以上（狭い波長範囲において）を反射することができます。このようなミラーは、レーザーによく用いられます。
天文学において、適応光学とは、画像の歪みを測定し、それに応じて可変鏡をミリ秒単位の時間スケールで調整することで、歪みを補正する技術である。
ほとんどの鏡は可視光を反射するように設計されていますが、他の種類の電磁波を反射する面も「鏡」と呼ばれます。他の波長の電磁波を反射する鏡は、光学や天文学で使用されます。電波用の鏡（反射鏡とも呼ばれる）は、電波望遠鏡の重要な要素です。
単純な潜望鏡は鏡を使用する。
2枚以上の鏡を完全に平行に並べ、互いに向き合わせると、無限に続く反射像が得られます。これは無限鏡効果と呼ばれます。一部の装置はこの効果を利用して多重反射を生成します。
言い伝えによると、アルキメデスはシラクサ攻撃の際に、多数の鏡を使ってローマ船を焼き払ったとされています。しかし、これは証明も反証もされていません。テレビ番組「MythBusters」では、 MITのチームが有名な「アルキメデスの死の光線」を再現しようと試みましたが、船に火をつけることはできませんでした。[ 74 ]アルキメデスの時代に入手可能な青銅製の鏡だけを使って船に火をつけようとする以前の試みは失敗に終わり、船に火をつけるのにかかる時間を考えると実用的ではないため、 「 MythBusters」チームはこの神話を「否定」しました。しかし、鏡によって標的の船の乗客が視界を遮られることが分かりました。このような状況は攻撃者を妨害し、伝説の起源となった可能性があります。（この技術の実用的な使用例としては、太陽光発電塔を参照してください。）
潜望鏡は戦争において非常に効果的に使用され、特に第一次世界大戦と第二次世界大戦では、塹壕の胸壁越しに覗き込むために用いられ、潜望鏡を使用する兵士が他の小火器からの直接射撃の危険を冒すことなく安全に視界を確保できるようにした。
急峻な谷に位置するイタリアの町ヴィガネッラでは、冬の間、7週間ほど直射日光が当たりません。2006年に、 町の広場に日光を反射させるために、10万ユーロのコンピューター制御の8×5メートルの鏡が設置されました。2007年初頭には、同様の場所に位置するスイスのボンド村もこの解決策の適用を検討していました。[ 75 ] [ 76 ] 2013年には、ノルウェーの町リューカンの町の広場に日光を反射させるために鏡が設置されました。[ 77 ]鏡は、温室やサンルームで照明効果を高めるために使用できます。
鏡は建築において人気のデザインテーマであり、特に大都市の後期近代およびポストモダニズムの高層建築でよく見られます。初期の例としては、1972年にオープンしたダラスのキャンベルセンター[ 78 ]や、ボストンのジョン・ハンコック・タワー（1976年完成）などがあります。
さらに最近では、建築家ラファエル・ヴィニョーリが設計した2つの超高層ビル、ラスベガスのVdaraとロンドンの20 Fenchurch Streetは、それぞれ円筒形と球形の太陽光反射板として機能する凹面曲面ガラスの外壁が原因で、異常な問題に見舞われている。2010年、ラスベガス・レビュー・ジャーナルは、Vdaraの南向きのタワーから反射した太陽光がホテルのプールで泳いでいる人を焦がし、プラスチックカップや買い物袋を溶かす可能性があると報じた。ホテルの従業員はこの現象を「Vdara死の光線」[ 79 ] 、別名「フライスクレイパー」と呼んだ。2013年には、20 Fenchurch Streetから反射した太陽光が近くに駐車されていたジャガー車の部品を溶かし、近くの理髪店のカーペットを焦がしたり発火させたりした。[ 80 ]この建物は、その形状が特定の双方向無線機のモデルに似ていることから「ウォーキートーキー」というニックネームが付けられていた。しかし、周囲の物体を過熱させる傾向があることが知られるようになると、そのニックネームは「ウォーキー・スコーチ」に変わった。
鏡を見つめる人物を描く画家は、しばしばその人物の姿も同時に描きます。これは一種の抽象化であり、ほとんどの場合、視点の角度からすると、人物の姿は鏡に映らないはずです。同様に、映画や写真では、俳優や女優が鏡に映った自分を見ているように見える場面がよくありますが、実際には鏡に映った自分の姿はカメラの方を向いています。この場合、俳優や女優が見ているのはカメラとその操作者だけであり、自分の姿は映っていません。知覚心理学において、これは「金星効果」として知られています。
鏡は、ヨーロッパの偉大な絵画作品のいくつかに中心的な役割を果たしている。
アーティストたちは作品を制作したり、技術を磨いたりするために鏡を使ってきた。
芸術作品を十分に鑑賞するためには、鏡が必要な場合もある。
現代のアナモルフィックアーティストであるジョンティ・ハーウィッツは、円筒形の鏡を使って歪んだ彫刻を投影している。[ 84 ]
現代美術家の中には、鏡を作品の素材として用いる者もいる。
中世には、鏡はさまざまな形状で、さまざまな用途に使われていました。主に個人の衛生用品として使われていましたが、パリ、ケルン、南ネーデルラントの象牙彫刻の中心地で象牙から作られ、宮廷愛の証としても使われていました。[ 86] また、巡礼者のバッジやピューター/鉛製の鏡箱の特別な形に組み込まれるなど、宗教的な文脈でも使われていました。 [ 87 ] 14世紀後半から、ブルゴーニュ公爵の目録を見ると、公爵たちは宗教的な図像や碑文だけでなく、聖遺物箱、宗教画、または個人的な信仰のために特別に使われた他の物と組み合わされた、鏡や鏡付きの物を大量に所有していたことがわかります。[ 88 ]絵画や写本の装飾に描かれた鏡を、描かれた人工物として捉え、その配置から機能について結論を導き出そうとすると、その機能の1つは、当時の神学文献に従って、自己認識と神認識を達成するための個人的な祈りの助けとなることである。例えば、ヤン・ファン・エイクの有名な「アルノルフィーニ夫妻の結婚」には、祈る人が個人的な信仰のために使用できると認識できる一連の物が描かれている。受難の場面に囲まれた鏡は、鏡と自分自身を映し出すためのものであり、この過程における道具としてのロザリオ、祈祷台として使用されるベールとクッションの付いたベンチ、そして祈る人がひざまずいた方向を指し示す捨てられた靴などである。[ 88 ]描かれた鏡の比喩的な意味は複雑で多層的であり、例えば、マリアの属性である「傷のない鏡」（speculum sine macula）として、あるいは、様々な福音書記者の写本装飾に見られるように、学問的・神学的な知恵と知識の属性として描かれている。そして神学論文の著者たち。描かれた鏡は、実際の鏡の物理的特性に基づいており、知識と反省のメタファーと見なすことができ、それゆえ見る者に反省し、自己を知るよう促すことができる。鏡は、象徴として、また道徳的訴えの道具として同時に機能する可能性がある。これは、美徳と悪徳と組み合わされて描かれる場合にも同様であり、この組み合わせは15世紀に多く見られる。鏡のメタファーの道徳的な層は、見る者に自身の徳のある生活または悪徳な生活に従って徹底的に自己を吟味するよう促す。鏡が死の図像と組み合わされている場合はなおさらである。死は、絵画、挿絵、版画の生きている人物のために鏡を持っている死体または骸骨として描かれているだけでなく、描かれた鏡の凸面には頭蓋骨が現れ、描かれた人物と現実の人物に未来の顔を見せている。[ 88 ]
鏡は室内装飾や装飾品として頻繁に用いられます。
鏡は多くの映画やテレビ番組に登場する。
文学作品に登場する鏡：
鏡に映った自分を認識できる能力を持つことが示されている動物種はごくわずかで、そのほとんどは哺乳類である。実験の結果、以下の動物が鏡像認識テストに合格できることがわかった。
ほとんどのサバイバル専門家は、信号鏡を入手可能な最高の信号装置の1つと考えています。
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ウィキメディア・コモンズにある鏡に関するメディア