Калейдоскоп был известен ещё с давних времен. В древнем Египте известен праобраз калейдоскопа. Египтяне с восхищением наблюдали за симметричными фигурами, возникающими во время движений танцоров между расставленными вкруговую отшлифованными плитами известняка.
И только через много веков устройство для получения симметричных картинок с помощью зеркал назвали калейдоскопом.

Название свое «калейдоскоп» получил от греческого kalos - красивый, eidos - вид и skopeo - смотрю, наблюдаю.

А в России калейдоскоп называли трубкой, "показывающей красивые виды".

Калейдоскоп Дэвида Брюстера

Считается, что калейдоскоп изобрел Дэвид Брюстер.

Шотландский физик сэр Дэвид Брюстер занимался изучением оптики и совершил в течение своей жизни множество научных открытий. В 1815 году Брюстер проводил эксперименты по поляризации света, что и натолкнуло его на идею создания калейдоскопа.

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. Узор менялся в зависимости от того, под каким углом зеркала располагались друг к другу, а также от того, какое количество зеркал использовалось.

Первый калейдоскоп представлял собой трубку с парами зеркал на одном конце и двумя парами полупрозрачных дисков на другом конце, внутри трубки был стеклянный бисер.

Дэвид Брюстер изобрел и двояковыпуклый стереоскоп, и полигональные зеркала, и поляриметр, и оптику для маяков, но по иронии судьбы обрел славу благодаря калейдоскопу.

В 1816 году Брюстер запатентовал свой калейдоскоп.

После публикации «Трактата о калейдоскопе», написанного Дэвидом Брюстером, изобретение стало чрезвычайно популярным. И хотя первоначально Брюстер предполагал использовать калейдоскоп, как научный инструмент, однако калейдоскоп стал нарасхват как забавная игрушка.

После начала производства всего за три месяца в Лондоне и Париже было продано не менее 200 000 калейдоскопов.

Калейдоскоп Чарлза Буша

Позднее, уже в 1870 году, американский ученый-оптик Чарлз Буш вносил усовершенствования в устройство калейдоскопа и разработал, так называемый, «калейдоскоп для гостиной», который начали производить тысячами. Калейдоскоп представлял собой черный продолговатый цилиндр, поставленный на деревянный штатив. Цилиндр мог поворачиваться на 360 градусов, и имел на конце медный барабан со спицами, за которые этот барабан можно было вращать.

Барабан был самой примечательной деталью в калейдоскопе Буша. В нем располагались стекляшки: их было 35 штук, и треть из них была заполнена жидкостью. Внутри жидкости плавали воздушные пузырьки, которые продолжали двигаться даже после того, как барабан останавливали. Все стекляшки имели блестящие, хорошо подобранные друг к другу цвета и создавали узоры, недоступные ни одному другому калейдоскопу 19 века.

На протяжении многих лет Чарлз Буш создавал и модернизировал калейдоскопы, пробовал изменять их форму, наклон зеркал и содержимое. Буш получил несколько патентов с 1873 по 1874 год.

Первый - на герметичные ампулы, заполненные жидкостью, второй – на устройство по замене стеклышек в барабане, что делало барабан устройством многоразового использования; третий – на использование цветного колеса в качестве фона для картинок; четвертый – на четырехногий деревянный штатив, который мог сниматься и делал калейдоскоп легко переносимым устройством.

Выше представлен старинный калейдоскоп, состоящий только лишь из двух зеркал. Угол между зеркалами можно было регулировать.

Калейдоскопом сразу увлеклась вся Европа.

Калейдоскопы используют и в медицине. Доктор Клиффорд Кун глава Отделения психиатрии и поведенческих наук в университете Кентукки начинал с коллекционирования калейдоскопов, а потом ввел их в свою практику лечения пациентов. Разглядывание узоров в калейдоскопе, успокаивает нервы, снимает напряжение и стресс.

Один из французских богачей заказал калейдоскоп в 20 000 франков. Вместо разноцветных стеклышек он приказал положить в него жемчуг и драгоценные каменья. Калейдоскоп воспевали и в прозе, и в стихах!

Почти сразу же после изобретения устройства началось практическое применение калейдоскопа. Им пользовались художники, создававшие декоративные узоры для тканей, обоев или ковров. Особенно значительные успехи в составлении узоров для тканей с помощью необычного инструмента приходятся на конец 19 и начало 20 веков. «Калейдоскопные» мотивы встречаются в работах русских и западно-европейских художников.

В наши дни изобретен прибор, с помощью которого можно фотографировать узоры калейдоскопа и, таким образом механически придумывать всевозможные орнаменты.

Калейдоскоп создает узоры поразительной красоты, и, пожалуй, даже фантазии самых плодовитых художников не смогут соперничать с изобретательностью калейдоскопа.

Калейдоскоп – это устройство, очень похожее на подзорную трубу или телескоп. Устройство это снабжено зеркалами, поставленными под определённым углом (треугольной призмы). В одном из оснований призмы - двойное стеклянное дно, между стёклами насыпаны мелкие разноцветные предметы. В противоположном основании призмы - окуляр (рис.4).

Важно, что видимая картина «устойчива », не изменяется при небольших шевелениях калейдоскопа. Чтобы узор был «устойчивым » и симметричным - лишь в этом случае устройство называют калейдоскопом, - для построения призмы подходят только три вида треугольников.

В самом распространённом типе калейдоскопов треугольник в сечении призмы - равносторонний, у которого углы равны 60°. Этот вариант удобен и с производственной точки зрения - все зеркала одинаковые

Если рассматривать призмы не только с треугольным основанием, то калейдоскоп можно построить и на основе многоугольников.

5. Изготовление калейдоскопа

Самая главная деталь калейдоскопа - зеркальная призма . Она может содержать разное количество зеркал. Грани призмы необходимо закрепить с помощью скотча. Удобнее всего мастерить призму с равносторонним треугольником в основании (конструкция получается жёсткой). Затем призму помещают в цилиндр, и фиксируют, уплотняя зазоры бумагой или любым другим материалом.

Концы цилиндра закрывают, с одной стороны окуляром, а с другой стороны помещают "узорную камеру"-между стеклами (прозрачным и матовым) помещают бусины и стекляшки, которые многократно отражаясь, дают неповторимые узоры.

Матовое стекло можно заменить неплотной тканью (её удобно крепить с помощью двухстороннего скотча к цилиндрической поверхности).

Выводы: Для того, чтобы узор в калейдоскопе был симметричный и четкий надо придерживаться следующих правил:

1. Два зеркала должны быть расположены под углом, делящим круг на целое количество частей.

2. Объект должен быть расположен непосредственно перед отражающими поверхностями.

3. Наполнитель для узорной камеры калейдоскопа, желательно подбирать разноцветный, не больших размеров и прозрачный.

4. Лучшая точка для наблюдения орнамента - максимально близкая к стыку зеркал.

5. Попадающие в пространство между двумя зеркалами объекты отражаются в них, отражаются их отражения и отражения их отражения, образуя симметричный круговой узор, оживающий при движении объектов относительно калейдоскопа.

Заключение

"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".

Калейдоскоп - это генератор положительного поля. Он способен создать настроение, разогнать тоску, улучшить самочувствие. Пятнадцать минут рассматривания картинок калейдоскопа сравнимы с пятью минутами здорового смеха. Калейдоскоп - это домашний терапевт.

Он помогает снять усталость зрительного нерва, что особенно важно в современном мире компьютеров и электроники. Калейдоскоп - такая полезная игрушка. Принцип её работы основан на свойствах зеркальной симметрии. Экспериментируя с зеркалами была доказано, что количество отражений объекта в зеркалах зависит от величины угла между ними: чем меньше угол, тем больше изображений.

Гипотеза подтвердилась. В процессе создания калейдоскопов было подмечено, что наиболее простым в изготовлении является калейдоскоп с зеркальной правильной треугольной призмой (в основании равносторонний треугольник).

Знания о зеркальной симметрии, полученные при работе над проектом дали ответ на многие вопросы связанные с этим явлением и его применением: понятна работа зеркального лабиринта, применение зеркал в интерьере - расширяет пространство, в создание различных симметрияных узоров, например – для обоев, ковров, тканей, ювелирных украшений используется зеркальная симметрия.

Практическая значимость:

• Приобретен опыт применения математических знаний на практике.
• Создан буклет с инструкцией по изготовлению калейдоскопа и объяснением принципа работы.
• Получена возможность использования материалов исследования, компьютерной презентации на занятиях факультатива.

Источники информации

1. Калейдоскопы и группы отражений / Э. Б. Винберг. Математическое просвещение. Серия 3. 2003. Вып.7. с. 45-63.

2. Математика: Наглядная геометрия. 5-6 кл. : учебник / И.Ф. Шарыгин, Л. Н. Ернаджиева. - 2-е изд., стереотип. - М: Дрофа, 5015. -189 с.

3. Математическая составляющая / Редакторы-составители Н. Н. Андреев, С. П. Коновалов, Н. М. Панюнин. - М. : Фонд «Мате­мати­ческие этюды », 2015. - 151 с.

Пинемасов Дмитрий Иванович

В современном мире много всяких диковинок и новинок, сделанных руками человека. Можно пойти в любой гипермаркет и купить понравившуюся игрушку. Но, как приятно, когда игрушка сделана своими руками. Сколько радости, удовольствия и удовлетворения она доставляет ребёнку. А если изделие ещё и приносит пользу обладателю, тогда реализуются все потенциальные способности ребёнка, его универсальные учебные действия.

Всегда интересно пройти путём изобретателя и самому повторить открытие или изобретение, ранее сделанное известными учёными. Интересно понять, какие знания должны были предшествовать открытию, с каким трудностями можно было столкнуться, узнать, получило ли этот открытие практическое применение или было бесполезным для человека? А может быть польза изобретения становится понятной не сразу, а через десятки лет? В работе рассказывается о том, как из подручных и недорогих материалов в домашних условиях самому сделать калейдоскоп.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Городской конкурс исследовательских работ «Я – исследователь»

Секция : техническое творчество

Название работы :

«Изготовление калейдоскопа»

Пинемасов Дмитрий Иванович

г.о. Тольятти

МБУ лицей № 67

1 класс

Научный руководитель:

Матюшкина Наталья Викторовна

учитель начальных классов

МБУ лицей № 67

г. Тольятти

2016

Предварительный просмотр:

1. Введение. _________________________________________________ Стр. 3

1. Аннотация______________________________________________Стр. 3
2. Обоснование актуальности проекта_________________________Стр. 3

1. Основное содержание. ______________________________________Стр. 5

1. Что такое калейдоскоп, история его возникновения ___________Стр. 5
2. Как самостоятельно изготовить миниатюрный калейдоскоп. Материалы и изготовление _______________________________Стр. 8
3. Как работает калейдоскоп? ______________________________ Стр. 10

1. Заключение . _____________________________________________ Стр. 12
2. Список использованной литературы . ______________________Стр. 13
3. Приложение. _____________________________________________Стр. 14

1. Введение.

1.1. Аннотация.

В современном мире много всяких диковинок и новинок, сделанных руками человека. Можно пойти в любой гипермаркет и купить понравившуюся игрушку. Но, как приятно, когда игрушка сделана своими руками. Сколько радости, удовольствия и удовлетворения она доставляет ребёнку. А если изделие ещё и приносит пользу обладателю, тогда реализуются все потенциальные способности ребёнка, его универсальные учебные действия.

Всегда интересно пройти путём изобретателя и самому повторить открытие или изобретение, ранее сделанное известными учёными. Интересно понять, какие знания должны были предшествовать открытию, с каким трудностями можно было столкнуться, узнать, получило ли этот открытие практическое применение или было бесполезным для человека? А может быть польза изобретения становится понятной не сразу, а через десятки лет?

1.2. Обоснование актуальности проекта.

Цель работы:

Узнать, как можно самим смастерить калейдоскоп, изготовить калейдоскоп, который работает при использовании.

Задачи:

1. Узнать, что такое калейдоскоп и как он появился.
2. Изготовить миниатюрный калейдоскоп из подручных материалов.
3. Развить свои творческие и познавательные способности, научиться наблюдать красоту окружающего мира и запечатлевать её в декорации и в работе калейдоскопа в домашних условиях.

План работы:

1. Найти информацию о том, что такое калейдоскоп и об истории его возникновения.
2. Узнать, как можно самим сделать миниатюрный калейдоскоп.
3. Выбрать материалы для изготовления калейдоскопа и изготовить его в домашних условиях.
4. Узнать, как правильно работает калейдоскоп и попробовать его запустить.
5. Сделать выводы.

1. Основное содержание.

1. Что такое калейдоскоп. История возникновения калейдоскопа.

Калейдоскоп – это проводник в особый мир. Повернув его, можно увидеть удивительные узоры, каждый раз непохожие на те, что видел раньше. Образы внутри калейдоскопа фантастичны, хотя и созданы всего лишь игрой света в осколках стекла.

Слово «калейдоскоп» происходит от греческих слов: kalos – красивый, eidos – вид и skopeo – смотрю, наблюдаю. В России калейдоскоп называли трубкой, "показывающей красивые виды". А Владимир Даль в своём «Толковом словаре» назвал его очень поэтично: «Узорник – это трубка, с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».

Калейдоскоп представляет собой оптический п рибор в виде зрительной трубки с вставленными в неё под известным углом друг к другу зеркальными стёклами и положенными между ними цветными стёклышками, отрезками цветной бумаги, бисером и т. п., которые при поворачивании прибора отражаются в зеркалах и создают разнообразные красивые симметричные узоры.

Официальным изобретателем этого прибора считается шотландский физик Дэвид Брюстер (1781–1868), который придумал его в 1816 году и запатентовал. Брюстер с самого детства интересовался свойствами стекла и света. Он был вундеркиндом: в 10 лет он построил свой первый телескоп, а студентом стал в 12 лет (учился в университете г. Эдинбург). Когда Брюстер проводил эксперименты по поляризации света, он обратил внимание, что осколки стекла, помещенные в трубу с зеркалами, создают чудесные симметричные узоры, отражаясь в зеркалах. Узор менялся в зависимости от того, под каким углом зеркала располагались друг к другу, а также от того, какое количество зеркал использовалось. Первоначально калейдоскоп создавался Брюстером как научный прибор, но получил широкое признание и популярность как игрушка.

Калейдоскопом сразу увлеклась вся Западная Европа. Быстро о нём узнали и в России. Калейдоскоп стал настолько популярен, что его воспевали и в прозе, и в стихах!

А вот до Америки известие о чудном европейском изобретении докатилось лишь к 1870 году. Американский ученый Чарльз Буш очень заинтересовался новой "игрушкой". На протяжении многих лет он создавал и модернизировал калейдоскопы, пробовал изменять их форму, наклон зеркал, содержимое. Именно Чарльз Буш создал первый "кабинетный калейдоскоп", который состоял из продолговатого цилиндра, установленного на деревянный штатив. Цилиндр мог поворачиваться на 360 градусов, и имел на конце медный барабан. Барабан был самой примечательной деталью в калейдоскопе Буша. В нем располагались стекляшки: их было 35 штук, и треть из них была заполнена жидкостью. Внутри жидкости плавали воздушные пузырьки, которые продолжали двигаться даже после того, как барабан останавливали. Все стекляшки имели блестящие, хорошо подобранные друг к другу цвета и создавали узоры, недоступные ни одному другому калейдоскопу 19 века.

Почти сразу же после изобретения устройства началось практическое применение калейдоскопа. Им пользовались художники, создававшие декоративные узоры для тканей, ковров, обоев, керамики.

Также многообразие постоянно меняющихся картин очень хорошо стимулирует мозг, активизирует творческий потенциал человека.

Калейдоскоп используют музыканты и композиторы, настраиваясь на игру или улавливая появившуюся в мыслях новую мелодию. Считается, что каждому цвету соответствует музыкальная нота: наблюдая узоры в калейдоскопе, видишь музыку.

Калейдоскопы стали использовать даже в медицине. Считается, что разглядывание узоров в калейдоскопе, успокаивает нервы, снимает напряжение и улучшить самочувствие. 15 минут рассматривания картинок калейдоскопа сравнимы с 5 минутами здорового смеха. А ещё он помогает снять усталость зрительного нерва, что особенно важно в современном мире компьютеров и электроники.

За рубежом, калейдоскопы стали столь популярны, что в 1986 году было создано специальное общество любителей калейдоскопов «Brewster Kaleidoscope Society», объединившее всех коллекционеров и профессионалов, художников и теоретиков, производителей и покупателей.

Несмотря на незатейливость этой игрушки, многие изобретатели до сих пор её усовершенствуют, внося в конструкцию что-то своё. В 20 веке был изобретён прибор, с помощью которого можно было фотографировать узоры калейдоскопа. А в настоящее время, в век компьютеризации, уже существуют многочисленные компьютерные программы – симуляторы калейдоскопов. Это широко используется фотографами, дизайнерами в киноиндустрии, рекламе и других областях.

Существенным недостатком калейдоскопа было то, что любоваться узорами, создаваемыми разноцветными стёклышками, может лишь один человек. Но позднее изобретатели предложили проецировать узоры калейдоскопа на большой экран с помощью проекторов, чтобы просматривать могли сразу все желающие.

Существуют различные виды калейдоскопов:

Классический, в котором узоры создаются из кусочков стекла и бусинок;

Гелевый (или масляный), в котором узоры образуются из жидкого вещества;

Колёсный – в нём к торцу трубки прикреплены колесики, которые и создают узоры;

Талейдоскопы (или теледоскопы) – где применяется традиционная оптическая схема, но нет цветной засыпки, а узоры создаются из отражения частичек окружающего нас мира;

Пневматически, который имел внутри вместо обычных цветных стекляшек разноцветные перышки. К калейдоскопу была присоединена "груша", с помощью которой в калейдоскоп накачивается воздух. Перышки хаотично вращаются, создавая чудесную картинку.

Есть калейдоскопы как произведения искусства, украшенные драгоценными камнями, миниатюрные и гигантские. Например, в Японии в 2005 году во время всемирной выставки ЭКСПО был представлен публике грандиозный оптический аттракцион. В павильоне в Нагое построили Башню Земли. По стенам этой трехгранной башни 47 метров в высоту сверху вниз стекала вода, образуя различные узоры, в зависимости от направления солнечных лучей. В местах соединения стен башни выходили струи воздуха, имитирующие ветер. Внутри башни располагался самый большой в мире калейдоскоп. Зрители могли из вестибюля (диаметром больше 40 метров) наблюдать над головой 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. Как самостоятельно изготовить калейдоскоп. Материалы и изготовление.

Классический калейдоскоп можно изготовить в домашних условиях.

Для изготовления калейдоскопа понадобится:

1. плотная картонная трубка (например, рулон от кухонных бумажных полотенец или фольги) (Приложение 1);
2. картон с зеркальной поверхностью (если нет зеркального картона можно использовать картон чёрного цвета, а для создания эффекта зеркальной поверхности наклеить на чёрную сторону скотч. Или же использовать компакт-диски) (Приложение 2);
3. наполнитель (различные разноцветные бусины, бисер, пайетки, конфетти, камешки, кусочки разноцветной пластмассы, перышки и др.) (Приложение 3);
4. плотная прозрачная пленка (или прозрачные пластиковые диски, 3 шт.) (Приложение 4);
5. линейка, карандаш;
6. ножницы;
7. клей или клеевой карандаш;
8. пергамент (калька);
9. скотч;
10. цветная бумага для украшения (Приложение 5).

Этапы изготовления:

1. Из зеркального картона вырезать три прямоугольные полосы. Длина полосы должна быть примерно на 1,5-2 см меньше длины картонной трубки. Ширина полосы определяется исходя из диаметра трубки. Для этого надо обвести окружность трубки и начертите с помощью транспортира схему (Приложение 6). Длина стороны получившегося треугольника и будет шириной для зеркальной полосы. (Приложение 7)
2. Три получившиеся полосы сложить на столе почти вплотную длинными сторонами друг к другу и блестящей стороной вниз. Места стыков скрепить скотчем. Свернуть зеркальные полосы так, чтобы образовалась трехгранная призма зеркальными поверхностями вовнутрь. (Приложение 8).
3. Поместить призму внутрь трубки (Приложение 9) таким образом, чтобы с одной стороны их края совпали. Если призма внутри трубки располагается достаточно свободно и бьётся о стенки, то для фиксации призмы необходимо заполнить пространство между призмой и трубкой каким-нибудь наполнителем (например, ватой или салфетками). (Приложение 10).
4. Вырезать из прозрачного пластика три круга диаметром, равным диаметром трубы. Один круг сделать матовым, приклеив на него пергамент. (Приложение 11).
5. Положить один прозрачный круг на призму внутри трубки (с той стороны калейдоскопа, где трубка выше призмы) и закрепить. Насыпать наполнитель на прозрачный круг (разноцветные бусинки, бисер и прочие), сверху положить матовый круг и закрепить. При желании матовый круг можно сделать в виде съёмной крышки, чтобы иметь возможность менять наполнитель. (Приложение 12).
6. Вырезать из картона круг диаметром, равным диаметру трубки. Сделать в центре отверстие диаметром примерно 1 см. Наклеить с другой стороны калейдоскопа один круг из прозрачного пластика, а сверху круг из картона. (Приложение 13).
7. Украсить внешнюю сторону калейдоскопа по желанию цветной бумагой или картинками. Калейдоскоп готов для использования. (Приложение 14).

1. Как работает калейдоскоп?

Калейдоскоп – это оптический прибор-трубка, внутри которой находится система зеркал и цветные стёклышки, образующие симметрично расположенные, красивые цветные узоры, форма которых меняется при вращении калейдоскопа. В основе действия калейдоскопа лежит принцип отражения света от плоских зеркал , образующих между собой угол. Этот прибор использует особенности формирования изображений в наклонных зеркалах. В зависимости от количества зеркал (минимум 2 и до 4-х или более) и угла между ними, калейдоскоп будет формировать несколько симметричных узоров. Различное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений одного предмета. При углах между зеркалами в 45° получается 8 изображений, при 60° - 6 изображений, при 90° - 4 изображения.

Один конец трубки закрыт матовым стеклом, а с другого конца отверстие малого диаметра закрыто прозрачным стеклом. Человек смотрит в один конец трубки, свет проходит сквозь противоположное отверстие и отражается от системы зеркал, за счет этого и видны симметрично расположенные узоры. (Приложение 15).

Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. В популярной книге Я.И. Перельмана «Занимательная физика» сказано: «…Допустим, вы держите в руках калейдоскоп с 20 стеклышками и 10 раз в минуту поворачиваете его, чтобы получить новое расположение отражающихся стеклышек… Океаны высохнут и горные цепи сотрутся, прежде чем будут исчерпаны все узоры… потому что для осуществления всех их понадобится по крайней мере 500 миллиардов лет …».

1. Заключение.

1. Мы пополнили свои знания, изучая, что такое калейдоскоп и как появились первые калейдоскопы.
2. Самостоятельно изготавливая калейдоскоп, мы развивали свои творческие и познавательные способности.
3. Изготавливая калейдоскоп, мы учились наблюдать красоту окружающего мира, экспериментировать, открывать новые возможности для творчества в декорировании и радоваться работе калейдоскопа.

1. Список используемых источников и литературы.

1. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 1. М., «Наука», 1986, с.142.
2. Рабиза Ф. Коллекция ускользающих узоров. Большой калейдоскоп, «Наука и жизнь», 1999, № 11.
3. Тарасов Б.В. Самоделки школьника. М., «Просвещение», 1977, с.40-42.

В работе также использованы материалы с интернет-сайтов:

1. http://class-fizika.narod.ru/caled1.htm
2. http://macrame-clot-25.ucoz.ru/publ/istorija_pojavlenija_veshhej/istorija_kalejdoskopa/6-1-0-164
3. http://kalser.ru/
4. http://delaempodarok.ru/rebenku/kak-sdelat-kalejdoskop.html
5. http://naukam.ucoz.ru/publ/tekhnicheskie/zerkala/2-1-0-44
6. http://compress.ru/article.aspx?id=16757

Предварительный просмотр:

1. Приложение.

Приложение 1. Плотная картонная трубка.

Приложение 2. Картон с зеркальной поверхностью.

Приложение 3. Наполнитель.

Приложение 4. Плотная прозрачная плёнка.

Приложение 5. Линейка, карандаш, ножницы, клей, пергамент, скотч, цветная бумага.

Приложение 6. Схема нахождение ширины зеркальной полосы.

Приложение 7. Фотография нахождения ширины зеркальной полосы.

Приложение 8. Трёхгранная призма из зеркальной полосы.

Приложение 9. Схема положения призмы в цилиндре.

Приложение 10. Фотография положения призмы в цилиндре.

Приложение 11. Один матовый круг и два прозрачных круга из пластика.

Приложение 12. Положить прозрачный круг на призму внутри трубки, закрепить. Насыпать наполнитель.

Приложение 13. Наклеить с другой стороны круг из прозрачного пластика, сверху из картона.

Приложение 14. Украшаем калейдоскоп.

Приложение 15. Калейдоскоп (вид сбоку).

Смотрим:

Слайд 2

Узнать, как можно самим смастерить калейдоскоп, изготовить калейдоскоп, который работает при использовании. Узнать, что такое калейдоскоп и как он появился. Изготовить миниатюрный калейдоскоп из подручных материалов. Развить свои творческие и познавательные способности, научиться наблюдать красоту окружающего мира и запечатлевать её в декорации и в работе калейдоскопа в домашних условиях. Цель работы Задачи проекта План работы Найти информацию о том, что такое калейдоскоп и об истории его возникновения. Узнать, как можно самим сделать миниатюрный калейдоскоп. Выбрать материалы для изготовления калейдоскопа и изготовить его в домашних условиях. Узнать, как правильно работает калейдоскоп и попробовать его запустить. Сделать выводы.

Калейдоскоп – это проводник в особый мир. Повернув его, можно увидеть удивительные узоры, каждый раз непохожие на те, что видел раньше. Слово «калейдоскоп» происходит от греческих слов: kalos ­­– красивый, eidos ­­– вид и skopeo ­­– смотрю, наблюдаю. В России калейдоскоп называли трубкой, "показывающей красивые виды". Калейдоскоп – это оптический прибор в виде трубки с вставленными в неё под углом друг к другу зеркальными стёклами и положенными между ними цветными стёклышками, бисером и т. п., которые при поворачивании прибора отражаются в зеркалах и создают разнообразные красивые симметричные узоры.

Официальным изобретателем этого прибора считается шотландский физик Дэвид Брюстер (1781–1868), который придумал его в 1816 году и запатентовал. Брюстер с самого детства интересовался свойствами стекла и света. Он был вундеркиндом: в 10 лет он построил свой первый телескоп, а студентом стал в 12 лет. Брюстер обратил внимание, что осколки стекла, помещенные в трубу с зеркалами, создают чудесные симметричные узоры, отражаясь в зеркалах. Первоначально калейдоскоп создавался Брюстером как научный прибор, но получил широкое признание и популярность как игрушка.

Почти сразу же после изобретения устройства началось практическое применение калейдоскопа. Им пользовались художники, создававшие декоративные узоры для тканей, ковров, обоев, керамики. Многообразие постоянно меняющихся картин очень хорошо стимулирует мозг, активизирует творческий потенциал человека. Калейдоскоп используют музыканты и композиторы, настраиваясь на игру или улавливая появившуюся в мыслях новую мелодию. Калейдоскопы стали использовать даже в медицине. Считается, что разглядывание узоров в калейдоскопе, успокаивает нервы, снимает напряжение и улучшает самочувствие. А ещё он помогает снять усталость зрительного нерва, что особенно важно в современном мире компьютеров.

Для изготовления калейдоскопа понадобится: Как самостоятельно изготовить калейдоскоп плотная картонная трубка; картон с зеркальной поверхностью; наполнитель (различные разноцветные бусины, бисер, камешки, кусочки разноцветной пластмассы и др.); плотная прозрачная пленка (или прозрачные пластиковые диски, 3 шт.); линейка, карандаш; ножницы; клей или клеевой карандаш; пергамент (калька); скотч; цветная бумага для украшения.

Этапы изготовления калейдоскопа Из зеркального картона вырезать три прямоугольные полосы. Длина полосы должна быть примерно на 1,5-2 см меньше длины картонной трубки. Ширина полосы определяется исходя из диаметра трубки. Для этого надо обвести окружность трубки и начертите с помощью транспортира схему. Длина стороны получившегося треугольника и будет шириной для зеркальной полосы.

Этапы изготовления калейдоскопа Три получившиеся полосы сложить на столе почти вплотную длинными сторонами друг к другу и блестящей стороной вниз. Места стыков скрепить скотчем. Свернуть зеркальные полосы так, чтобы образовалась трехгранная призма зеркальными поверхностями вовнутрь.

Этапы изготовления калейдоскопа Поместить призму внутрь трубки таким образом, чтобы с одной стороны их края совпали.

Вырезать из прозрачного пластика три круга диаметром, равным диаметром трубы. Один круг сделать матовым, приклеив на него пергамент. Положить один прозрачный круг на призму внутри трубки (с той стороны калейдоскопа, где трубка выше призмы) и закрепить. Насыпать наполнитель на прозрачный круг (разноцветные бусинки, бисер и др.), сверху положить матовый круг и закрепить. Этапы изготовления калейдоскопа

Этапы изготовления калейдоскопа Вырезать из картона круг диаметром, равным диаметру трубки. Сделать в центре отверстие диаметром примерно 1 см. Наклеить с другой стороны калейдоскопа один круг из прозрачного пластика, а сверху круг из картона. Украсить внешнюю сторону калейдоскопа по желанию цветной бумагой.

Калейдоскоп готов для использования.

Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. В популярной книге Я.И. Перельмана «Занимательная физика» сказано: «…Допустим, вы держите в руках калейдоскоп с 20 стеклышками и 10 раз в минуту поворачиваете его, чтобы получить новое расположение отражающихся стеклышек… Океаны высохнут и горные цепи сотрутся, прежде чем будут исчерпаны все узоры… потому что для осуществления всех их понадобится по крайней мере 500 миллиардов лет… ».

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Список используемых источников и литературы. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 1. М., «Наука», 1986, с.142. Рабиза Ф. Коллекция ускользающих узоров. Большой калейдоскоп, «Наука и жизнь», 1999, № 11. Тарасов Б.В. Самоделки школьника. М., « Просвещение », 1977, с.40-42. В работе также использованы материалы с интернет-сайтов: http:// class - fizika . narod . ru / caled 1. htm http:// macrame - clot -25. ucoz . ru / publ / istorija _ pojavlenija _ veshhej / istorija _ kalejdoskopa /6-1-0-164 http://kalser.ru/ http://delaempodarok.ru/rebenku/kak-sdelat-kalejdoskop.html http://naukam.ucoz.ru/publ/tekhnicheskie/zerkala/2-1-0-44 http://compress.ru/article.aspx?id=16757

Популярной в свое время игрушке калейдоскоп в прошлом году исполнилось 200 лет. Однако создал его шотландский физик Дейвид Брюстер совсем не для игры. Это было вполне серьезное приспособление для художников и дизайнеров. Прибор помогал им разрабатывать сложные рисунки и орнаменты для тканей, обоев, керамических изделий и пр.

Вкладывая в трубку элементы определенного цвета, художники добивались ожидаемой тематики и наполнения.

Однако почти сразу же калейдоскоп наряду со своим дизайнерским и научным употреблением стал невероятно популярен как детская игрушка. За несколько дней его создателю удалось продать более 30 тысяч штук! Производство даже не поспевало за спросом, так что Брюстеру пришлось обратиться за помощью к сторонним производителям.

Происхождение слова

"Калейдоскоп" этимологически восходит к сразу трем древнегреческим составляющим его словам. Эти слова в переводе звучат как "красивый" плюс "вид" плюс "наблюдаю". Сложив вместе, получим что-то вроде "красивые виды, которые можно наблюдать". Говоря еще проще и короче - "красивые картинки".

Слово "калейдоскоп" мы часто употребляем и в переносном смысле, имея в виду, что жизнь вокруг нас меняется быстро и безвозвратно - как узоры в "волшебной трубе".

Что такое калейдоскоп

Калейдоскоп в словаре Владимира Даля истолковывается как "узорник". Сущность устройства описывается так:

это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки.

Дополнительно значение слова калейдоскоп можно пояснить. Это оптический прибор, который может состоять из двух, трех, четырех или больше плоских длинных зеркальных пластинок. В обычной детской игрушке калейдоскоп - это призма, в которой зеркальные поверхности "смотрят" друг на друга. Между ними помещаются множество мелких элементов разных цветов.

Итак, простейший калейдоскоп - это детская игрушка. Он состоял обычно из 3 зеркал, закрепленных под углом в 60 градусов и был заключен в длинный цилиндр. На одном конце этого цилиндра помещался окуляр, на другом - пластинка из матового полупрозрачного материала. Заглядывая в окуляр, трубку следовало направлять матовым концом к свету и вращать. Перекатывающиеся осколки, отраженные в зеркалах, образовывали в поле зрения причудливые, самые разные узоры. В игрушке эти узоры, как правило, имели трехлучевую симметрию.

Чем меньше был угол между зеркалами, тем большее число одинаковых изображений получал смотрящий в трубку. Угол в 45 градусов давал восемь изображений, 60 - шесть, а 90 - всего четыре.

Дети всегда были любопытны, а поскольку трубка легко разбиралась, с болтающейся в калейдоскопе мелочью можно было экспериментировать: например, вкладывать внутрь бусинки, бисер, пуговки, кусочки керамики или перламутра, и даже мелкие перья. Подобные эксперименты значительно увеличивали варианты изображений, которые никогда не повторялись. Один поворот трубки - и существующая картинка будет разрушена, а вместо нее появится новая.

Все это будило фантазию и превращало калейдоскоп в интересную игру.

Первые калейдоскопы

Несмотря на запатентованное изобретение уважаемого сэра Брюстера, история калейдоскопа утверждает, что самые первые версии "волшебной трубы" появились благодаря опытам М.В. Ломоносова, когда он изучал свойства стекол и сферы его применения. Несколько экземпляров калейдоскопов, сделанных российским ученым, даже хранятся в Эрмитаже.

Однако из-за досадной бюрократической мелочи - патентов тогда еще не выдавали - калейдоскопы Ломоносова так и не были признаны, а официальная версия изобретения этого оптического приспособления приписывает его Брюстеру.

Возможности калейдоскопа

Хотя калейдоскоп довольно хорошо известен, говорит Я. Перельман в своей книге "Занимательная физика", вряд ли вы сможете сосчитать, сколько разнообразных фигурок получится при вращении этой трубки:

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?

И сам отвечает на этот вопрос:

для этого вам понадобится по крайней мере 500000 миллионов лет. Свыше пятисот миллионов тысячелетий нужно вращать наш калейдоскоп, чтобы пересмотреть все его узоры!

Действительно, давно уже переставший быть новинкой калейдоскоп - это замечательное изобретение.

Кроме того, считается, что наблюдение в калейдоскоп расслабляет и успокаивает, то есть обладает релаксирующим действием, а также дает возможность отключиться от реальности и взглянуть на обыденный мир по-новому.

Виды калейдоскопов

Кроме обычной детской игрушки-трубки, существуют еще несколько совсем уж нетрадиционных подобных приспособлений.

Например, пневматический калейдоскоп. Вместо осколков стекла или бусинок пространство между зеркалами наполняется перышками. Посредством специальной груши с присоединенным к ней шлангом внутрь трубки закачивается воздух, который заставляет перья двигаться.

Теледоскопы (или телейдоскопы) вместо мишуры содержат на конце линзу, которая отражает элементы окружающего мира, визуально дробит их и превращает в узорные картинки.

Особый вариант калейдоскопа - это труба с трубкой потоньше, вставленной перпендикулярно и наполненной гелем или маслом. Мелочь, находящаяся внутри, не пересыпается, а плавает. Перемены картинок при вращении в этом случае происходят постоянно, но не быстро, постепенно сходя на нет после остановки калейдоскопа.

Всемирная выставка "Экспо 2005" представила гостям крупнейший из изготовленных калейдоскопов. Изготовленный изобретательными японцами этот поистине сказать аттракцион представлял собой башню высотой около сорока семи метров. Стоящие в вестибюле этого здания зрители любовались на множество постоянно меняющихся узорных картинок на огромном круге потолка. По краям его, само собой, были вставлены панели из зеркал.

А каким же образом следовало вращать эту башню, спросите вы. В этом-то и заключалась главная хитрость. Лившийся сквозь башенные окна солнечный свет падал на колеса из цветного стекла, которые, поворачиваясь, постоянно обновляли картинки.

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.