Труба с разноцветными стеклами внутри. История калейдоскопа (15 фото). Описание основных источников информации

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Ягуновская средняя общеобразовательная школа»

Кемеровского муниципального района

«Мы –дети ХХI века»

проект

«Коллекция ускользающих узоров»

Выполнила: Бойкова Д., ученица 5 класса

Руководитель: Бойкова С.В.

Ягуново, 2015

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Глава 1. Калейдоскоп – игрушка или прибор?

1. История калейдоскопа………………………………………………….4

   Принцип действия калейдоскопа………………………………………6

   Интересные факты………………………………………………………7

Глава 2. Результаты проекта………………………………………………….8

Заключение……………………………………………………………………..9

Источники …………………………………………………………………….10

Приложение……………………………………………………………………11

Введение

У каждого в детстве была замечательная игрушка – калейдоскоп. Переливающиеся узоры завораживают, можно было часами сидеть и рассматривать их. Но наступал момент, когда очень хотелось узнать – а как они образуются? Разбираешь игрушку и ….полное разочарование. Не ясно, не понятно, не интересно…

Мне стало очень интересно, как устроен калейдоскоп, и могу ли я сделать его сама.

Целью моего проекта явилось создание калейдоскопа.

Задачи проекта:

Обзор литературы по теме.

Создание опытных экземпляров калейдоскопов из разных материалов.

Лишь сделаю рукой движенье -
И новое в глазах явленье!

Глава 1. Калейдоскоп игрушка или прибор?

1. История калейдоскопа

Калейдоскоп был изобретен в 1817 году шотландским физиком Давидом Брюстером (1781-1868) и в начале своего существования не считался игрушкой.

Калейдоскопом сразу увлеклась вся Западная Европа. Быстро о нем узнали и в России. А когда его превратили в игрушку для детей, взрослые как-то к нему охладели. Детей же больше интересовали не красивые узоры, а вопрос: «Что там внутри?» И обычно, чтобы удовлетворить свое любопытство, калейдоскоп вскрывали, разбирали и разочарованные неприглядными осколками выбрасывали их…

На международной выставке в Париже в 1900 году Российской империей был выстроен павильон, получивший название «Дворец миражей». Небольшой зал состоял из шести зеркальных стен, в местах соединения которых размещались на вращающихся подставках тропические растения, колонна восточного храма или фрагмент колоннады знаменитой «Альгамбры» из Испании. По мере поворота подставок посетитель ощущал себя внутри храма или восточного дворца, а то и в тропическом лесу. Зеркальный зал становился огромным и наполнялся толпой, так как посетитель и фрагменты убранства отражались в стенах более 450 раз .

На протяжении 2-х недель в мае 2005 года посетители парка «Максимилиан» города Хамм
в Германии могли в буквальном смысле заглянуть в трубу.
20 огромных калейдоскопов с разноцветными внутренними емкостями и различными принципами функционирования позволили посетителям окунуться в причудливый мир фантазии. Калейдоскопы разработал боннский промышленный дизайнер Р. Рау. (рис.1.)

Каждая картинка в калейдоскопе, в своем роде неповторимая и мимолетная, завораживала и детей и взрослых. Уже один только легкий поворот габаритной трубы длиной до 2 м разрушал видимую картинку навсегда – и тут же создавал совершенно новую и неповторимую.

Оригинальный вариант калейдоскопа был внедрен инженером-изобретателем К. Петкунасом на ковровой фабрике. В нем узоры могли создаваться не только прозрачными цветными кусочками стекла, но и мелкими камешками, цепочками, кольцами и т. п. Для этого конец трубки был сделан из прозрачного органического стекла, а ее торец закрыт непрозрачным кружком. Мелкие предметы для создания узоров теперь освещались только боковым светом и хорошо отражались зеркалами трехгранной призмы. Узоры получались еще разнообразнее и оригинальнее

Рис. 1 Калейдоскоп Р.Рау.

На всемирной выставке «Экспо -2005» был представлен публике грандиозный оптический аттракцион: самый большой из когда-либо сделанных калейдоскопов был построен в виде огромной башни высотой 47 метров. (рис.2).

Рис. 2 Калейдоскоп на Экспо-2005.

Зрители могли из вестибюля диаметром больше 40 метров наблюдать впечатляющие узоры на круглом потолке. По периметру башни были выставлены вкруговую три огромные зеркальные панели. Проникающие через окна башни солнечные лучи падали на вращающиеся большие колеса из цветного стекла и создавали постоянно обновляющиеся многоцветные картины.

1. Принцип действия калейдоскопа

Калейдоскоп в толковом словаре Даля назван «узорником». А далее описывается его устройство: «это трубка с двумя зеркальцами клином , где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».

Калейдоскоп – это оптический прибор , в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.

Изображение в плоском зеркале мнимое ("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено симметрично источнику относительно плоскости зеркала.

Рис.3 Принцип отражения плоского зеркала.

Рис.4. Угол падения равен углу отражения.

Большинство зеркал изготавливается из очень гладкого стекла, покрытого с обратной стороны
тонким слоем хорошо отражающего металла, поэтому практически весь падающий на зеркало свет отражается в одном направлении. Любые другие гладкие поверхности (полированные, лакированные, спокойная водная поверхность) тоже могут дать зеркальное отражение.
Если гладкая поверхность еще и прозрачная, то лишь небольшая часть света отразится, и изображение не будет столь ярким.

Внутри калейдоскоп может стоять от 2-3-х зеркал до 4-х или более. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений одного предмета: при углах между зеркалами в 45° - 8 изображений, при 60° - 6 изображений, при 90° - 4 изображения.

В качестве наполнителя используются бусинки, стеклышки, кусочки бумаги, перышки и т.д.. Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. Как сказано в известной книге Я.И. Перельмана, если у вас есть калейдоскоп с 20 стеклышками, и вы будете поворачивать его 10 раз в минуту, то вам понадобится 500 000 миллионов лет,
чтобы просмотреть все узоры.

Самая главная деталь калейдоскопа - трехгранная зеркальная призма. Если нет зеркала, то можно использовать обычные стекла, окрашенные с одной стороны черной краской, в таком случае окрашенная сторона должна быть снаружи. Грани призмы необходимо закрепить. Затем призму помещают в цилиндр. Концы цилиндра закрывают, с одной стороны – это матовое стекло, с другой стороны – прозрачное. Откуда же берутся узоры?! Между стеклами необходимо разместить «узорную камеру», именно туда помещаются бусины и стекляшки, которые многократно отражаясь, дают неповторимые узоры.

1. Интересные факты

Калейдоскоп используется художниками для создания различных узоров, например – для обоев, ткани, ювелирных украшений и т.д.

При жизни Ньютон более всего был известен своими исследованиями в области оптики.
А его труд «Оптика» в течение десятилетий считался энциклопедией науки о свете.
В Сиракузах, где поджигал с помощью зеркал вражеские корабли, ему был установлен памятник, изображающий ученого со сферическим зеркалом в руках, направленным
в сторону моря.
писал свои трактаты с помощью зеркала . Его рукописи впервые были расшифрованы лишь три столетия спустя.

Первый оптический семафорный телеграф связал в конце 17 века Париж с городом Лиллем.
К середине 19 века в России действовало уже несколько оптических телеграфных линий, крупнейшей
из которых была линия Петербург – Варшава, которая имела 149 промежуточных пунктов.
Сигнал между этими городами проходил всего за несколько минут, причем, только днем и при хорошей видимости.

Живые зеркала – светящиеся в темноте или блестящая рыбья чешуя, переливающаяся всеми цветами радуги – это хорошо отражающие свет поверхности.

У некоторых животных работа глаза основана на зеркальной оптике. Природа создала многослойные зеркала. Важной структурой глаза, улучшающей ночное зрение многих наземных животных, ведущих ночной образ жизни является плоское многослойное зеркальце «тапетум», благодаря которому и светятся в темноте глаза. Поэтому глаз кошки может видеть окружающие предметы при освещенности
в 6 раз меньшей, чем требуется человеку. Такое же зеркальце обнаружено у некоторых рыб.

Глава 2. Результаты работы

Для создания калейдоскопа необходимо было собрать трехгранную призму. При этом грани должны были быть равными. Мы взяли стекло с шириной 24 см и длиной 65 см. При сборке призмы, между гранями получается угол в 60 градусов, поэтому в калейдоскопе будет 6 отражений. Работа проводилась по алгоритму:

Для создания калейдоскопа были взяты три обычных стекла.

Стекла окрашивали краской (рис.)

Собрана стеклянная призма, которую поместили в картонный цилиндр (рис.).

Из прозрачного плексигласа сделали узорную камеру, поместив внутрь различные предметы (рис).

Готово!

В данном калейдоскопе использовались гладкие стекла и поэтому видны четкие отражения. Мы создали еще один калейдоскоп, но вместо стекол использовали металлическую зеркальную пластину. В результате – ничего не получается, т.к. не соблюдается принцип- «угол падения равен углу отражения».

Рис. 5. Рассеянный свет и отражение.

Заключение

Калейдоскоп изначально был и остается оптическим прибором, основанным на принципах отражения плоского зеркала. При создании калейдоскопов мне пришлось воспользоваться математическими навыками – рассчитать углы между гранями, вписать призму в цилиндр и т.д. Это было интересно и познавательно. Оказалось, что металлическая зеркальная поверхность не отражает лучи по принципу плоского зеркала, поэтому калейдоскопных узоров не получается. http://www.nkj.ru/archive/articles/9935/ -30 января 2015г.).

Старинные стеклянные зеркала (электронный ресурс

Приложение 1

Рис. 1.Подготовка стеклянных заготовок калейдоскопа.

Рис. 2. Детали калейдоскопа.

Рис. 2. Призма в сборке.

Рис. 3. Узорная камера калейдоскопа.

Рис.4,5,6. Узоры.

Рис. 7.Металлическая призма калейдоскопа.

Рис. 8,9. Узоры в металлической призме.

Лишь сделаю рукой движенье –
И новое в глазах явленье!
А. Измайлов

1. Введение

Проблема. У меня есть любимая игрушка – калейдоскоп. Наверное, все ее знают и любят. Невозможно оторвать глаз от постоянно меняющихся цветных узоров! Но мало кто из ребят задумывается над тем, как он устроен. А ведь это настоящий оптический прибор, и работает он по законам физики.

Актуальность. Поэтому мне важно разобраться в устройстве калейдоскопа и рассказать об этом ребятам. Поняв принцип действия прибора, мы сможем сделать его сами. Получим интересную игрушку, хороший подарок, новые знания и умения. А еще можно попробовать улучшить калейдоскоп, придумать его новые виды.

Тема моего проекта «Мой калейдоскоп».

Объектом моего исследования стал калейдоскоп.

Предмет: устройство и принцип действия калейдоскопа.

Перед собой я поставила цель: изготовление калейдоскопа, улучшение его конструкции.

Для достижения поставленной цели я решу следующие задачи:

1. Изучить историю возникновения калейдоскопа.

2. Изучить виды калейдоскопов.

3. Изучить устройство и принцип действия калейдоскопа.

4. Изготовить калейдоскоп самостоятельно.

В своем проекте я буду применять такие методы исследования :

1. Поисковый метод - изучение литературы и источников интернета.

2. Практическая работа – изготовление калейдоскопа.

3. Анализ - выводы по проделанной работе.

Гипотеза: калейдоскоп можно сделать самостоятельно.

2. Основное содержание

2.1. История возникновения калейдоскопа

Калейдоскоп известен еще с давних времен. Уже в Древнем Египте был прообраз калейдоскопа. Египтяне с восхищением наблюдали за симметричными фигурами, которые возникали во время движения танцоров между расставленными по кругу отшлифованными каменными плитами .

И только через много веков устройство для получения симметричных картинок с помощью зеркал назвали калейдоскопом. Название свое калейдоскоп получил от греческого (калос) - красивый, (эйдос) - вид и (скопео) – смотрю (смотрю красивый вид) . В России 19 века калейдоскоп называли «трубкой, показывающей красивые виды". В толковом словаре Владимира Даля он назван «узорником» .

Калейдоскоп был изобретен в 1816 году шотландским физиком Давидом Брюстером. Во время своих экспериментов Брюстер обратил внимание, что осколки стекла, помещенные в трубу с зеркалами, создают чудесные симметричные узоры, отражаясь в зеркалах .

Есть также версия, что в России первый калейдоскоп изобрел великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов еще в 18 веке, но не запатентовал свое изобретение . В истории создания калейдоскопа есть свои загадки.

2.2. Виды калейдоскопов

Существуют несколько основных разновидностей калейдоскопов .

1. Классический калейдоскоп. В нем разноцветные стеклышки перемещаются при вращении корпуса калейдоскопа вокруг своей оси.

2. Гелевый (или масляные) калейдоскоп. В таком калейдоскопе разноцветные стекла, бисер, кусочки фольги и других материалы находятся в жидкости. Они двигаются благодаря перетеканию геля или масла и отражаются в системе зеркал.

3. Калейдоскоп с вращающимися кольцами. Он больше известен в странах Востока, чем в России. Система из трёх зеркал внутри отражает узоры, которые создаются вращением одного или двух колец на торце трубки.

Есть также большое разнообразие калейдоскопов смешанных видов.

4. Талейдоскоп (или теледоскоп). В нем нет внутри цветной засыпки. Секрет кроется в другом: узоры создаются из отражения окружающего нас мира. Изображение увеличивается благодаря линзе и многократно отражается от зеркальной внутренней призмы. Внутри талейдоскопа все, что нас окружает, превращается в необыкновенный мир.

2.3. Устройство и принцип действия калейдоскопа

Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.

Калейдоскоп - это детская игрушка, в которой разноцветные кусочки стекла, многократно отражаясь в трех зеркалах, создают красивый узор. Зеркала эти расположены как боковые грани правильной треугольной призмы, образуя между собой одинаковые углы.

Устройство калейдоскопа очень простое: трубка, внутри которой находятся несколько продольных зеркал, сложенных под углом. Между зеркалами помещены цветные элементы (чаще всего стёклышки), их многократные отражения создают симметричные узоры, меняющиеся при поворачивании трубки вокруг продольной оси. В зависимости от количества зеркал и угла между ними получается разное количество отражений: 45°(четыре зеркала) - 8 отражений, 60°(три зеркала) - 6 отражений, 90°(два зеркала) - 4 отражения. Один конец трубки закрыт матовым стеклом, а с другого конца маленькое отверстие закрыто прозрачным стеклом. Кроме стеклышек в качестве наполнителя используют металл, пластик, бисер, камни, перламутр, перышки .

Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. Мало кто подозревает, какое огромное число разнообразных фигур можно получить с его помощью. Допустим, вы держите в руках калейдоскоп с 20 стеклышками и 10 раз в минуту поворачиваете его, чтобы получить новое расположение отражающихся стеклышек. Сколько времени понадобится вам, чтобы пересмотреть все получающиеся при этом фигуры? Свыше пятисот миллиардов лет нужно вращать наш калейдоскоп, чтобы пересмотреть все его узоры! . Прибор с таким простым устройством дает такие удивительные результаты.

2.4. Изготовление калейдоскопа

1. Описание и чертеж калейдоскопа

Берется трубка из плотного картона. В нее помещаются три зеркальные пластины под углом в 60º. Между ними кладутся цветные стекла, и калейдоскоп закрывается прозрачными крышечками.

2. Материалы и инструменты

В ходе подготовки проекта я решила сделать три калейдоскопа. Они будут отличаться в использовании и оформлении.

Я подготовила необходимые для изготовления калейдоскопов материалы:

Корпус – трубка (пустая банка из-под чипсов, трубки из-под пищевой пленки и фольги);

Полированный металлический лист в качестве отражателя;

Прозрачный пластик;

Различные пластиковые крышки;

Картон;

Пенопласт;

Фонарик;

Светящийся шарик;

Кусочки цветного стекла, пластика, бусинки, фигурки;

Материалы для оформления калейдоскопа.

Для работы мне понадобились инструменты: ножницы, клей, линейка, карандаш, маркер, молоток, пробойник, скотч.

3. Практическая работа

В работе над калейдоскопами мне помогали родители. Они также объяснили мне, что при работе нужно соблюдать правила техники безопасности (см. приложение А).

1. Мы нарезали ножницами полированный металлический лист на полоски. Длина полосок была на 1-2 см меньше длины трубки, а ширину мама посчитала в зависимости от диаметра трубки.

2. Сделали призму – сложили 3 полоски зеркальной стороной внутрь и закрепили скотчем. Если посмотреть в эту призму, то уже можно увидеть много отражений.

3. Установили зеркальную призму в трубку калейдоскопа. Закрепили ее клеем и пенопластом.

4. Из прозрачного пластика вырезали круг по размеру трубки. Положили его на призму и закрепили клеем.

5. С другой стороны в дне трубки мы сделали смотровое отверстие с помощью пробойника и молотка. Мы закрыли отверстие прозрачным пластиком и шайбой с отверстием, чтобы защитить калейдоскоп от пыли, а глаза от острых краев.

6. Поместили цветные стеклышки на прозрачный пластиковый круг и закрыли крышкой. При этом крышку сначала сделали матовой с помощью круга из ткани. Она должна пропускать свет, но быть непрозрачной.

7. Украсили наш калейдоскоп – разноцветными нитками, джинсовой тканью, кружевом.

По этому принципу мы сделали три калейдоскопа из разных материалов. Каждый калейдоскоп имеет свои особенности. Работа была для меня очень увлекательной.

4. Три вида калейдоскопа

Особенность первого калейдоскопа – возможность менять цветной наполнитель. Крышка открывается, и стеклышки можно заменить на бусинки, перышки, камушки…

Второй наш калейдоскоп оборудован встроенным фонариком. Для него не нужен источник света. Можно не смотреть через калейдоскоп в окно или на лампу. Просто включаешь фонарик, и можно любоваться чудесными узорами даже ночью, в темноте.

Третий калейдоскоп тоже имеет свой источник света. В нем нет стеклышек, зато есть светящийся шарик. Нужно просто потрясти калейдоскоп, шарик загорится разноцветными огоньками. Эти огоньки отражаются в зеркальной призме и создают волшебные узоры.

5. Заключение

В ходе работы над проектом я изучила литературу, источники из Интернета. Узнала много об истории калейдоскопа, его устройстве и принципе работы, интересные факты о калейдоскопе (см. приложение Б).

Я поняла, что калейдоскоп – не просто детская игрушка, а самый настоящий оптический прибор. Его действие основано на законах физики. После изобретения калейдоскопа люди смогли придумать и другие оптические приборы – телескоп, микроскоп, фотоаппарат, телевизор. А началось все с игрушки.

Я узнала, что в современном мире калейдоскоп используют не только дети, но и врачи, художники, музыканты и композиторы, программисты… (см. приложение В). У нас на компьютере даже есть программа Калейдоскоп – картинки меняются от движения компьютерной мышки .

С помощью родителей я изготовила три калейдоскопа из доступных материалов. У каждого моего калейдоскопа есть свои особенности. Было очень интересно придумывать эти «изюминки».

Я выполнила поставленные задачи и подтвердила свою гипотезу: калейдоскоп можно сделать самостоятельно.

Мне кажется, что проект будет интересен в различных учебных и развивающих учреждениях. Он сочетает в себе занимательность и простоту исполнения с теоретической основой. Это позволит заинтересовать ребят изучением естественных наук.

Проект не требует больших затрат на его выполнение, а также специальных условий для реализации. Его можно выполнить в условиях школы или дома. Это могут сделать ученики самостоятельно, получая знания в литературе, интернете, консультируясь с учителями физики, математики, информатики.

Научный руководитель: учитель МОУ

« Новоорловская средняя

общеобразовательная школа»

Большухина Н. В

Новоорловск

Введение………………………………………………………………..3

Теоретическая часть …………………………………………………..5

Практическая часть……………………………………………………6

Результаты исследования и выводы………………………………….7

Литература……………………………………………………………...8

Приложение…………………………………………………………… 9

Введение

Актуальность:

Этим летом моему братику мама купила калейдоскоп. Мне знакома эта игрушка. Я помнил, что загляну в него увижу узоры.. Но заглянув в него в этот раз всё было иначе. Я не мог оторвать глаз от этих неповторимых узоров, цветов, ярких красок. Как это получается в маленькой трубке такие чудеса? Я не спал всю ночь, меня волновало одно - калейдоскоп. Что это? Как он устроен? Возможно ли, самому сделать это чудо.

Объект исследования: Калейдоскоп

Предмет исследования : устройство калейдоскопа

Задачи исследования:

1.Изучить историю возникновения калейдоскопа.

2. Выяснить какие физические явления используются в калейдоскопах.

3. Изготовить калейдоскоп.

Цель: Узнать, как устроен калейдоскоп.

Гипотеза : Можно ли самому изготовить калейдоскоп.

Методы:

1. Поисковый: Сбор материала для работы методом просмотра литературы данных в Интернете.

2. Практическая работа: Изготовить калейдоскоп.

3. Анализ: Формулирование выводов на основе результатов наблюдений.

История создания калейдоскопа.

Название свое «калейдоскоп» получил от греческого (калос) - красивый, (эйдос) - вид и (скопео) - смотрю, наблюдаю. А в России калейдоскоп называли трубкой, "показывающей красивые виды".

У нас в России калейдоскоп появился в конце 18 века и изобрел е го великий русский ученый, который восхищался красотой стекла и изучал различные способы его применения.

Три его калейдоскопа в настоящее время хранятся в Эрмитаже. К сожалению, изобретение Ломоносова не было запатентовано, т. к. закон о патентах был принят в России только в 1812 году.
Считается, что калейдоскоп изобрел английский физик Дэвид Брюстер .

В 1816 году он запатентовал свой калейдоскоп. Во время своих экспериментов по поляризации света Брюстер обратил внимание, что осколки стекла, помещенные в трубу с зеркалами, создают чудесные симметричные узоры, отражаясь в зеркалах.

Виды калейдоскопов

Калейдоскоп инженера К. Петкунаса .

В нем узоры создаются не только прозрачными кусочками стекла, но и мелкими кольцами, цепочками и т. д. Конец трубки был закрыт прозрачным оргстеклом, а его торец закрыт сменной непрозрачной крышкой.

Масляный калейдоскоп.

Калейдоскоп заполнен маслянистой жидкостью, в которой плавают маленькие разноцветные кристаллы. Картинки в таком калейдоскопе меняются плавно.
Пневматический калейдоскоп .

Пневматический калейдоскоп имеет внутри вместо обычных цветных стекляшек - разноцветные перышки. К калейдоскопу присоединена "груша", с помощью которой в калейдоскоп накачивается воздух.

Перышки хаотично вращаются, создавая чудесную картинку.

Талейдоскоп.

В талейдоскопе вместо стеклышек стоит линза, и можно смотреть через него на окружающие предметы.

Изображение этих предметов многократно отражаются в зеркалах, и получаются удивительные картины из реального мира.

Параскоп.
Параскоп дает объемную картинку.

Модификация калейдоскопа с талейдоскопом.
В этом случае узор образуется из отражающихся предметов окружающего мира и одновременно стеклышек, заключенных внутри калейдоскопа.

Теоретическая часть

Изучив историю создания калейдоскопов, я выяснил, что зеркала использовали для создания игрушки. Учитель же мне посоветовал взять стекло, я вначале не поверил, но когда сделали калейдоскоп, то получилось. Объясняется это тем, что и стекло как и зеркало отражают лучи света. Потом брали другие поверхности: органическое стекло, металл. Изображение не получалось. Учитель мне объяснил: чтобы было отражение нужно чтобы поверхность была очень гладкой, тогда отражение будет видно, т. к лучи будут направлены в одну сторону. Если поверхности будут шероховатыми, то свет будет рассеиваться.

Чтобы получился рисунок я вместе с преподавателем взял не просто одну стеклянную пластинку, а три. Эти пластины соединили в призму, чтобы было многократное отображение. Провели опыт, если угол между двумя пластинами будет 90º (см. пр №1),то изображений будет три, если угол 72º (см. пр№2),то изображений будет четыре, а если угол между двумя пластинами 60º (см. пр№3) ,то изображений будет пять. Поэтому мы соединили пластины под углом 60º. При таком соединении узоры получаются более красивыми. Для получения узора раньше брали цветные стёклышки, а сейчас используют прозрачную пластмассу,бисер, бусины, пуговицы.

У одного из получившихся калейдоскопов стекло прозрачно, чтобы посмотрев в него, мы увидели не только узор, но и всё, что нас окружает.

Практическая часть

Как изготовляли калейдоскоп? Мне папа нарезал из стекла три пластинки размером 5х12 . Я эти пластинки скрепил скотчем в призму. Затем из картона сделал трубку такого диаметра, чтобы в неё плотно входила призма. Потом я взял маленькие пластинки 3х3 и. И когда мне учитель сказал, что из этих стеклянных квадратиков при помощи ножниц и воды будем делать круглые пластины, я был очень удивлён и не поверил. Но когда мы поместили в воду пластинку и стали резать ножницами углы, то у меня получилась круглая пластина. Думаю, что вода делает стекло прочнее, а не хрупче. Таких пластин для одного калейдоскопа нужно три. На одно круглое стекло наклеили круг из тёмной бумаги с круглым отверстием для глаза и вставили его в конец трубки. В другой конец вставили прозрачное круглое стекло и затем насыпали цветные стёклышки, бусы, кусочки пластмассы, просто бисер. Закрываем непрозрачным (матовым) стеклом, не слишком плотно прижимая его, чтобы при повороте трубки стёклышки пересыпались. Отрезаем остатки трубки. Обворачиваем трубку подарочной бумагой. Калейдоскоп готов.

Технология изготовления калейдоскопа.

1. Материалы и принадлежности.

Две стеклянные отмытые фотопластинки размером 9х12 см: разноцветные стекляшки; непрозрачный лист плотной бумаги и лист картона размером 20х15 см; листок папиросной и черной бумаги, каждый размером 4х4 см; наждачный порошок, клей, лейкопластырь; стеклорез, линейка, ножницы, нож.

2. Порядок изготовления.

1. Вырежьте их стеклянной пластинки три полоски размером 3х12 см.

2. Наклейте их на лист плотной бумаги, расположив параллельно друг другу с промежутками, позволяющими согнуть лист в треугольную призму.

3. Скрепите призму клеем или лентами лейкопластыря.

4. Сделайте из картона трубку такого диаметра, чтобы в нее плотно входила призма, и укрепите призму в трубке.

5. Заготовьте мелкие разноцветные стекляшки.

6. Вырежьте стеклорезом из другой стеклянной пластинки одну полоску размером 3,5 х 12 см и отрежьте от нее три квадратные пластинки размером 3,5 х 3,5 см.

7. Обрежьте ножницами в воде на глубине 20-25 см углы каждой квадратной пластинки, округляя их и не заботясь о тщательности обреза, но, стремясь получить круглые пластинки.

8. На одно круглое стекло наклейте круг из черной бумаги с круглым отверстием для глаза и вставьте стекло в конец трубки.

9. Другое круглое стекло оклейте папиросной бумагой или сделайте его матовым при помощи наждачного порошка, смоченного водой и притираемого к поверхности круглого стекла оставшейся частью стеклянной пластинки.

10. Вставьте в другой конец трубки прозрачное круглое стекло, положите на него разноцветные стеклышки и прикройте их матовым стеклом или стеклом с папиросной бумагой; укрепите стекло так, чтобы при повороте трубки вокруг ее продольной оси стеклышки свободно пересыпались между круглыми стеклами. Калейдоскоп готов.

3. Работа с калейдоскопом

1. Осветите матовое стекло. Смотрите в отверстие в черной бумаге и не торопясь, повертывайте калейдоскоп вокруг его оси. Каждый малейший поворот калейдоскопа вызовет перемещение разноцветных и разнообразных по форме стеклышек, и перед вашим взором будут возникать все новые и новые неповторимые узоры.

2. Усовершенствуйте калейдоскоп. Поверните выпуклую линзу и вставьте ее в отверстие для глаза, а матовое стекло заметите прозрачным стеклом.

3. Направив на это стекло мощный световой пучок так, чтобы свет проходил сквозь цветные стеклышки и линзу, можно получить на экране увеличенные калейдоскопические картины, которые могут быть сфотографированы.

Результаты исследования выводы:

Для себя я открыл : не только зеркала могут отражать, но и стекло, при угле между стенками 60º будет пятикратное отображение, стекло можно резать ножницами в воде, калейдоскоп можно делать и самому.
Свой калейдоскоп я подарю племяннице.

Калейдоскоп покорил всю Европу, Англию и Америку. Это было первое оптическое устройство, вышедшее из стен лабораторий, полюбившееся народу и имевшее коммерческий успех. Именно калейдоскоп открыл дорогу остальным оптическим игрушкам, которые, в свою очередь, привели следующие поколения к изобретению анимации и кино. Без калейдоскопа и других оптических игрушек изображения, возможно, никогда бы не ожили, а в наших гостиных висели бы широкоформатные плоские холсты, всегда показывающие одну и ту же картину.

Литература:

1.Калейдоскоп, оптический прибор // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.) - СПб., 1890-1907.

2.Глюк И. И все это делают зеркала. М., 1970. С. 37-39.

3.Иванов Б. Энциклопедия юного мастера. М., 1964. С. 87-88.

4.Тарасов школьника. М., 1968. С. 39-42.

5. Пёрышкин А. В Факультативный курс физики. изд. «просвещение» 1980г. С. 35-36 ;с. 130-131.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

У меня есть младший брат. Я долго думал, что я могу сделать для него приятное. Наконец-то я остановился на такой простой и одновременно завораживающей вещи, как калейдоскоп.

Калейдоскоп не просто детская игрушка, он также применяется в работах дизайнеров для создания новых рисунков тканей, обоев, в ковроткачестве.

Медики отмечают мощный психотерапевтический эффект калейдоскопа. Он способствует глубокой релаксации, стимулирует в головном мозге зону принятия решений, память и внимание.

Но всех интересует следующий вопрос: «Как сделать калейдоскоп?».

В этом и заключается актуальность выбранной темы.

Цель работы : изготовить калейдоскоп из доступных материалов.

Задачи работы : изучить и проанализировать литературу, изучить принцип действия калейдоскопа, ознакомиться с устройством калейдоскопа, исследовать зависимость количества изображений от величины угла между плоскими зеркалами, подготовить материалы и изготовить калейдоскоп.

Гипотеза исследования : чем меньше угол между плоскими зеркалами, тем больше изображений в данных зеркалах.

Объект: два плоских зеркала.

Предмет: отражение света.

Основные результаты : создана «Технологическая карта изготовления изделия», изготовлен калейдоскоп.

Глава 1. Что такое калейдоскоп

1.1 Немного истории

Калейдоскоп был изобретен сэром Дэвидом Брюстером в 1816 году и запатентован в следующем 1817-ом. Устройство использует особеннности формирования изображений комбинированных наклонных зеркал. В зависимости от количества зеркал и угла между ними, калейдоскоп будет формировать несколько симметричных узоров.

С момента своего появления, калейдоскоп позиционировался, в первую очередь, как игрушка, но и практическое применение также нашел.

1.2 Устройство и принцип работы

Калейдоскоп - это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол (рисунок 1).

Рисунок1 - Угол падения равен углу отражения

Простой калейдоскоп состоит из двух тонких клиновидных зеркальных полос, закрепленных на общем ребре, или из одного листа зеркального алюминия, согнутого под углом 45 или 60 градусов. Зеркала, помещены в трубку со смотровым глазком на одном конце. На другом конце находится плоская камера, которую можно вращать.

Камера изготавливается из двух стеклянных дисков, нижний диск служит в качестве рассеивающего экрана. В камеру помещают кусочки из цветного стекла или бусины. При повороте или встряхивании, кусочки внутри камеры падают в различных положениях и освещаются естественным или искусственным светом через рассеивающий экран. При этом возможны от шести до восьми различных симметричных изображений. Количество комбинаций и узоров, при этом практически бесконечно (рисунок 2).

Рисунок 2 - Устройство камеры

1.3 Разновидности калейдоскопов

Существует пять различных типов калейдоскопов:

1.Камерный калейдоскоп имеет закрытую полость со свободно падающими цветными камнями, кусочками стекла, бисера или другими объектами (рисунок 3).

Рисунок 3 - Камерный калейдоскоп

2. У жидкого калейдоскопа камера заполнена, как правило, глицерином, в котором взвешены кусочки стекла и прочее (рисунок 4).

Рисунок 4 - Жидкий калейдоскоп

3. Колесный калейдоскоп оснащен одним или несколькими колесами в конце смотровой трубы. В колесах расположены кусочки стекла, полупрозрачные породы, такие как агаты, прессованные цветы, бисер, драгоценные камни или другие предметы. Чтобы сменить узор в колесном калейдоскопе достаточно лишь повернуть колесо (рисунок 5).

Рисунок 5 - Колесный калейдоскоп

4. Содержимое камеры может изменяться, и есть возможность экспериментировать с собственным набором цветов и объектов.

Рисунок 6 - Многоразовый калейдоскоп со съемной камерой

5. Телейдоскоп использует зеркала и линзы таким образом, чтобы все рассматриваемые изображения только многократно умножались.

Рисунок 7- Телейдоскоп

Глава 2. Изготовление калейдоскопа

2.1. Описание и чертёж изделия

Берётся трубка из плотного картона, в неё помещаются 3 зеркальные пластинки под углом в 60°, между ними кладутся цветные стёкла и калейдоскоп закрывается прозрачными крышечками. (Рисунок 8) .

Рисунок 8- Чертёж

2.3 Технологическая карта на изготовление калейдоскопа

Нами была разработана технологическая карта изготовления калейдоскопа, которая представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Технологическая карта

Вот какие узоры у нас получились (рисунок8):

Рисунок 8 - Узоры

Заключение

Чтобы наслаждаться увлекательным, никогда не повторяющимся зрелищем можно не только купить калейдоскоп, но и сделать самому! Многие из нас очень любознательны - всё интересно, всё хочется потрогать, изучить свойства и принцип действия объекта. Знания к нам приходят через глаза и уши. Но я доказал, что знания приходят и через руки! Подтвердилась древняя народная мудрость: «Скажи мне - и я забуду, покажи мне - и я запомню, дай мне сделать самому и я научусь.

Много веков назад устройство для получения симметричных красивых картинок назвали калейдоскопом. Теперь для меня не тайна, что это получается с помощью зеркал. Я изучил и проанализировал литературу, нашёл много информации по темам «Калейдоскопы», «Зеркала» и изучил принцип действия калейдоскопа, ознакомился с устройством калейдоскопа. Затем я подготовил материалы и изготовил калейдоскоп. С помощью руководителя создана «Технологическая карта изготовления изделия».

Мою работу можно использовать в качестве дополнительной материала при изучении раздела физики «Оптика».

Калейдоскоп для меня стал предметом любознательности, а сделанный своими руками - предметом гордости! Я подарю этот необычный подарок своему брату на Новый год, и я думаю, что он очень удивится. Я уже испробовал этот интересный прибор на себе, советую и вам сделать, ведь калейдоскоп не очень сложен в создании, и так интересен на практике!

Список использованных источников и литературы

http://kalser.ru/experiences/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B-%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9%D0%B4%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF

http://www.rowles.ca/art.php?artist=164&art=1712

3.Тарасов Б. В. Самоделки школьника. - М.: Просвещение, 1977. - С. 39-42.4. Рабиза Ф. Коллекция ускользающих узоров. Большой калейдоскоп // Наука и жизнь. - 1999. - №11. - Режим доступа: http://www.nkj.ru/archive/articles/9935/

5. http://www.class-fizika.narod.ru/caled1.htm

Калейдоскоп возник на много лет раньше, чем телескоп. Хотя природа у них одна и та же. Калейдоскоп - это тоже оптический прибор в виде трубки, содержащей внутри три продольных, сложенных под углом зеркальных стекла. При поворачивании трубки продольной оси цветные элементы (осколки цветного стекла), находящиеся между зеркалами, отражаются и создают меняющиеся симметричные узоры.

В толковом словаре Даля калейдоскоп назван «узорником». А далее описывается его устройство: «это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».

В основе действия калейдоскопа лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.

Внутри цилиндрической трубки калейдоскопа, параллельно ее оси, расположены зеркальные пластины, обращенные отражающими поверхностями друг к другу.

Внутри калейдоскопа может стоять от 2-3-х зеркал до 4-х или более. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений одного предмета: при углах между зеркалами в 45° - 8 изображений, при 60° - 6 изображений, при 90° - 4 изображения

Внутрь трубки между зеркалами помещают хотя бы несколько кусочков цветного стекла.
Желательно, чтобы предметы, которыми заполняется калейдоскоп для создания узоров, были бы разными по величине и по весу. Кроме стеклышек в качестве дополнительных компонентов используют металл, пластик, бисер, камни, перламутр, перышки, и др. Один конец трубки закрыт матовым стеклом, а с другого конца отверстие малого диаметра закрыто прозрачным стеклом.

Повернув прибор матовым стеклом к свету, можно видеть через прозрачное стекло симметрично расположенные, красивые цветные узоры , форма которых меняется при вращении калейдоскопа.

Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. Как сказано в известной книге Я.И. Перельмана, если у вас есть калейдоскоп с 20 стеклышками, и вы будете поворачивать его 10 раз в минуту, то вам понадобится 500 000 миллионов лет, чтобы просмотреть все узоры.

Позднее изобретатели предложили проецировать узоры калейдоскопа на большой экран с помощью проекторов.

Знаете ли вы?

то такое анортоскоп?

Анортоскоп – оптический аппарат, показывающий особый род анаморфоз, был изобретен в 1828 году бельгийским физиком Жозефом Плато.

Анаморфозы - это искаженные изображения предметов, нарисованные так, что при рассматривании их с определенного места или с помощью оптического приспособления, они кажутся правильными и не искривленными.

Анортоскоп состоял из двух параллельно установленных дисков: первого - непрозрачного, помещённого впереди и имевшего отверстия-прорези, и второго - прозрачного, помещённого сзади, на котором был нанесен какой-либо искаженный рисунок. Диски приводились во вращение вокруг одной оси, но в противоположных направлениях и с различными скоростями. Прозрачный диск был освещен помещенной позади него свечкой. При быстром вращении дисков (более 7 раз в секунду) через прорези переднего диска можно было видеть уже неискаженный, т.е. правильный рисунок.