O que determina o padrão em um caleidoscópio? Meu caleidoscópio

Eu olho - e o que há nos meus olhos?
Em diferentes figuras e estrelas
Safiras, iates, topázios,
E esmeraldas e diamantes,
E ametistas e pérolas,
E madrepérola - de repente vejo tudo!
Eu apenas faço um movimento com a mão -
E um novo fenômeno aos olhos!

(A. Izmailov, na revista “Blagomarnenny” de 1818)

Um caleidoscópio de acontecimentos, um caleidoscópio de história, acontecimentos girando como num caleidoscópio... Esses clichês familiares. Mas na infância, ao ouvir a palavra caleidoscópio, surgiu apenas uma associação simples - um brinquedo. Em geral, os brinquedos infantis muitas vezes escondem uma história longa e interessante por trás deles; às vezes, os brinquedos se tornam um hobby para toda a vida. Os adultos muitas vezes aprendem seus hobbies com as crianças. Aliás, foi o que aconteceu com os selos - os selos postais foram primeiro recolhidos pelas crianças e brincados com eles como embalagens de doces, trocados e exibidos. Hoje em dia não são só as crianças que colecionam selos seriamente; elas caçam selos, guardam dinheiro para eles durante muitos anos, alguém está disposto a dar tudo por algum exemplar especialmente valioso, às vezes um selo custa a vida do colecionador. Mas não vamos nos afastar muito do assunto da nossa conversa de hoje. Voltemos ao caleidoscópio.


O caleidoscópio surgiu muito antes de um instrumento sério para estudar corpos celestes. Embora sua natureza seja a mesma.

Um caleidoscópio é um dispositivo óptico em forma de tubo contendo em seu interior três vidros espelhados longitudinais dobrados em ângulo. Quando o tubo é girado ao longo de seu eixo longitudinal, elementos coloridos (cacos de vidro colorido) localizados entre os espelhos são refletidos e criam padrões simétricos variáveis.

Mas se um telescópio é sério e para os poucos que estudam o céu, então um caleidoscópio é entretenimento. Primeiro para a elite. É claro que o vidro, e mais ainda o espelho, era caro e não podia ser entretenimento para as pessoas comuns.

O aparecimento de vitrais nas igrejas em meados do século XVIII estimulou uma moda de entretenimento secular inocente: pedaços de vidro que eram dispostos em belas fantasias de vitrais.

Fiquei impressionado com a extraordinária harmonia, a repetição de fragmentos e a profusão de cores. A moda dos caleidoscópios varreu o mundo inteiro com frequência constante. E apesar da despretensão do design, as pessoas ficaram cativadas por este dispositivo simples.

Acredita-se que este brinquedo infantil brilhante e aparentemente simples, mas fascinante, foi inventado em 1816 pelo físico escocês Sir David Brewster. Brewster se interessou pelas propriedades do vidro e da luz desde a infância. Aos 10 anos construiu seu primeiro telescópio. Depois, houve anos de estudo na Universidade de Edimburgo (aliás, Brewster era uma criança prodígio, tornou-se estudante aos 12 anos), estudo de óptica e física da luz e muitas descobertas científicas. É interessante que Brewster, um homem verdadeiramente multifacetado, quase se tornou um pregador: apenas a modéstia natural o impediu.

Subindo ao púlpito pela primeira vez, Brewster literalmente perdeu a voz e nunca ousou pregar sermões. Os contemporâneos escreveram que aquele dia foi uma tristeza para a Igreja e uma felicidade para a ciência. A ciência realmente adquiriu um gênio. No entanto, Brewster - o inventor do estereoscópio lenticular, dos espelhos poligonais, do polarímetro e designer de lentes para faróis - ironicamente ganhou fama através de um brinquedo infantil aparentemente simples. O caleidoscópio trouxe a Brewster a glória de um descobridor, mas não rendeu um centavo de dinheiro. A patente foi depositada muito lentamente, e empresários empreendedores rapidamente dominaram a tecnologia e brinquedos, simples na execução, apareceram em todas as lojas.


A invenção de Brewster “coloriu” a vida - representantes de todas as classes e classes, independentemente da idade, observaram com alegria os padrões bizarros que nunca se repetiram. Para ser justo, direi que Brewster era um homem amado pela sorte - ele viveu um casamento feliz por quarenta anos, foi pai de quatro filhos e duas filhas. Aliás, a filha mais nova nasceu de sua segunda esposa (a primeira morreu quando Brewster tinha 66 anos). O gênio louco e feliz se casou novamente aos 75 anos. Vamos divagar por um segundo e acrescentar um pouco de patriotismo à história. Dizem que antes de Brewster, os caleidoscópios foram inventados na Rússia. E ninguém menos que Lomonosov fez isso, mas nunca ocorreu a Mikhailo Vasilyevich patentear a “ninharia”.

O Caleidoscópio de David Buster trouxe glória ao seu autor, mas isso é tudo. A patente foi emitida tarde demais e, durante esse período, muitos empresários empreendedores conseguiram não apenas apreciar a invenção, mas também interceptar essa nova ideia incrível. Logo esses brinquedos simples de fazer, mas naquela época totalmente originais, apareceram nas lojas de todo o país. Com respingos de cacos de vidro coloridos, repetidamente refletidos por espelhos, o caleidoscópio irrompeu na vida monótona de todas as pessoas comuns da época, independentemente de idade, classe e posição social. Dar um caleidoscópio de presente tornou-se uma boa tradição escocesa.

Quando a notícia desta maravilhosa invenção europeia chegou à América, já era 1870. O cientista americano Charles Bush, que recebeu um dos caleidoscópios trazidos da Europa, ficou extremamente interessado no novo “brinquedo”. Ao longo dos anos, criou e modernizou caleidoscópios, tentou mudar a sua forma, a inclinação dos espelhos e o conteúdo. Foi Charles Bush quem criou o primeiro “caleidoscópio de gabinete” - um tubo feito de papelão preto grosso, com um anel giratório de bronze na extremidade, montado de forma móvel em um lindo suporte de madeira.


Um caleidoscópio não é apenas um brinquedo. Quanto mais aprendo sobre isso, mais entendo que caleidoscópio é uma filosofia. Sim Sim exatamente. Você sabe com o que um caleidoscópio é sempre comparado, e trabalhos científicos inteiros são dedicados à comparação? Com uma mandala. Existe até uma lenda de que os egípcios criaram pela primeira vez algo parecido com um caleidoscópio durante suas meditações, usando cacos de calcário cuidadosamente polidos. Por isso, colecionadores e artistas, especialmente dedicados à sua paixão, adoram dotar os caleidoscópios de algum tipo de poder mágico para influenciar as pessoas. Dizem que o caleidoscópio inspira a mente e desperta o coração. Existem até direções inteiras de meditação com um caleidoscópio, as pessoas meditam olhando padrões, existe até uma designação especial - meditoscópio. O meditoscópio ainda recebeu desenvolvimento próprio, tornando-se um chacroscópio.

O chacroscópio foi inventado e criado por Meryl Ann Butler, uma artista interessada na teoria da cor e seus efeitos no corpo humano. As cores tradicionais utilizadas nos caleidoscópios correspondem a áreas específicas dos chakras e do corpo humano. Meryl Butler acrescentou mais quatro cores, que são tradicionalmente responsáveis ​​pelo feminino (prata), masculino (ouro), renascimento (fúcsia) e amor (rosa). Os exercícios com chacroscópio, segundo Butler, permitem que a pessoa abra sua “visão interior”.


Os caleidoscópios também são usados ​​na medicina. O Dr. Clifford Kuhn, chefe do Departamento de Psiquiatria e Ciências do Comportamento da Universidade de Kentucky, começou coletando caleidoscópios e depois os introduziu em sua prática de tratamento de pacientes. Observar os padrões em um caleidoscópio acalma os nervos, alivia a tensão e o estresse. Agora, na América e na Europa, este método de tratamento não é mais exótico.


Os caleidoscópios são usados ​​por músicos e compositores para sintonizar um jogo ou captar uma nova melodia que surge em seus pensamentos. Acredita-se que cada cor corresponde a uma nota musical: observando padrões em um caleidoscópio, você vê música.

O caleidoscópio tem muitos fãs: crianças que olham os padrões para se divertir, e artistas que criam os mais complexos e belos padrões, calculam composições incríveis, selecionam materiais, engenheiros, colecionadores, médicos e filósofos. No exterior, os caleidoscópios tornaram-se tão populares que, em 1986, Cozy Baker criou uma sociedade especial que uniu todos os colecionadores e profissionais, artistas e teóricos, fabricantes e compradores - a Brewster Kaleidoscópio Society.

O último boom varreu o mundo na década de sessenta. Em seguida, o filme de bilheteria "Children at Play" foi lançado na América. Um dos objetos de brinquedo icônicos do filme foi um caleidoscópio. Com a ajuda de um caleidoscópio mágico, os heróis “transformaram” sua vida cotidiana cinzenta em um mundo brilhante cheio de aventuras emocionantes. Era como se não fosse um filme, mas sim uma campanha publicitária brilhante e espetacular. Mães de todo o mundo compraram caleidoscópios para seus filhos.

Ninguém em nosso país viu o filme. Mas, como eco desse boom, caleidoscópios de papel foram vendidos em todas as lojas de brinquedos infantis. Na verdade, foi então que lhes foi atribuída a “imagem” de um brinquedo típico de criança.

Na verdade, nem tudo é tão simples se você olhar para o passado deste dispositivo. O fato é que o caleidoscópio tem uma reputação duvidosa desde a Idade Média como instrumento de mágicos. Era como se existissem tais construções que precisassem ser lidas como um livro de previsões. Para o observador não iniciado, era simplesmente uma bela combinação de cores. Os iniciados, conhecendo a linguagem dos símbolos, utilizaram a ferramenta para previsões e interpretações. Eles fizeram perguntas e receberam respostas.

Tais instrumentos foram preparados por artesãos desconhecidos e eram incrivelmente caros. Ricamente incrustados com pedras caras e, claro, carregavam a marca, o espírito, por assim dizer, do dono do instrumento. Ninguém mais poderia “ler” os símbolos dos vitrais.” Na verdade, é por isso que eles não eram caçados como as famosas espadas, varinhas, xícaras e outros artefatos. tal ferramenta poderia “quebrar” o destino de um usuário indesejado. Eles simplesmente estavam com medo.

Quando a alquimia, a leitura da sorte e a caça às bruxas se tornaram coisas do passado, todo este mundo de magia esmaeceu. E o caleidoscópio perdeu o seu apelo mágico.


Talvez seja impossível abranger tudo o que a sociedade faz; é o seu próprio e enorme mundo - o mundo das pessoas que estão perdidas no jogo de cores e formas. Falando em formas, existem vários tipos de caleidoscópios. Na verdade, um caleidoscópio clássico: um sistema de espelhos nos quais se refletem pedaços de vidro multicoloridos. Teleidoscópio - em vez de enfeites cintilantes, o teleidoscópio possui lentes regulares e o mosaico consiste em objetos do mundo circundante. Um híbrido de caleidoscópio e teleidoscópio - a imagem consiste em vidro e objetos do mundo circundante. Um parascópio através do qual você pode observar uma imagem tridimensional. E um caleidoscópio de óleo, onde em vez de pedaços de vidro há um tubo cheio de um líquido oleoso com vários cristais.


Talvez na maioria das vezes estejamos familiarizados com um caleidoscópio, que é um tubo de plástico ou metal com uma borda na extremidade, mas na verdade existem muitas formas e tipos de caleidoscópios, alguns deles são verdadeiras obras de arte.


Mas o maior caleidoscópio do mundo foi construído no Japão em 2005, durante a exposição EXPO. A Torre da Terra foi construída no pavilhão de Nagoya. A água escorria pelas paredes desta torre triangular, de 47 metros de altura, de cima para baixo, formando diferentes padrões, dependendo da direção dos raios solares. Nas junções das paredes da torre saíam jatos de ar, simulando vento. O pavilhão ouvia sons melódicos vindos de três moinhos de vento instalados ao lado da torre. Dentro da torre estava o maior caleidoscópio do mundo.



O caleidoscópio clássico possui um grande número de modelos. Eles surgiram no século retrasado. Afaneidoscópio, debuscópio e tiposcópio são apenas uma pequena lista de nomes dos irmãos do caleidoscópio. Apesar da aparente simplicidade do brinquedo, muitos inventores ainda o estão aprimorando, acrescentando algo próprio ao design simples. Nossos compatriotas também patentearam uma série de invenções na área de criação de caleidoscópios. .

O texto da obra é postado sem imagens e fórmulas.
A versão completa da obra está disponível na aba “Arquivos de Trabalho” em formato PDF

Introdução

Eu tenho um irmão mais jovem. Por muito tempo pensei que poderia fazer algo de bom por ele. Finalmente, decidi por algo tão simples e ao mesmo tempo fascinante como um caleidoscópio.

O caleidoscópio não é apenas um brinquedo infantil, ele também é usado no trabalho de designers para criar novos designs de tecidos, papéis de parede e tecelagem de tapetes.

Os médicos observam o poderoso efeito psicoterapêutico do caleidoscópio. Promove relaxamento profundo, estimula a área de tomada de decisão do cérebro, a memória e a atenção.

Mas todos estão interessados ​​na seguinte questão: “Como fazer um caleidoscópio?”

Isto é o que é tudo sobre relevância do tema escolhido.

Objetivo do trabalho: faça um caleidoscópio com os materiais disponíveis.

Objetivos do Trabalho: estudar e analisar a literatura, estudar o princípio de funcionamento de um caleidoscópio, familiarizar-se com a estrutura de um caleidoscópio, investigar a dependência do número de imagens do ângulo entre espelhos planos, preparar materiais e fazer um caleidoscópio.

Pesquisar hipóteses: Quanto menor o ângulo entre os espelhos planos, mais imagens existem nesses espelhos.

Um objeto: dois espelhos planos.

Item: reflexo da luz.

Resultados principais: foi criado um “mapa tecnológico para fabricação do produto”, feito um caleidoscópio.

Capítulo 1. O que é um caleidoscópio

1.1 Um pouco de história

O caleidoscópio foi inventado por Sir David Brewster em 1816 e patenteado em 1817. O dispositivo utiliza os recursos de imagem de espelhos inclinados combinados. Dependendo do número de espelhos e do ângulo entre eles, o caleidoscópio formará vários padrões simétricos.

Desde o seu início, o caleidoscópio foi posicionado principalmente como um brinquedo, mas também encontrou aplicação prática.

1.2 Projeto e princípio de operação

Caleidoscópio Trata-se de um dispositivo óptico cuja base é o princípio da reflexão da luz em espelhos planos formando um ângulo entre si (Figura 1).

Figura 1 – O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão

Um caleidoscópio simples consiste em duas finas tiras de espelho em forma de cunha montadas em uma borda comum, ou em uma única folha de alumínio espelhado dobrada em um ângulo de 45 ou 60 graus. Os espelhos são colocados em um tubo com um olho de observação em uma das extremidades. Na outra extremidade há uma câmera plana que pode ser girada.

A câmara é composta por dois discos de vidro, o disco inferior serve como tela de difusão. Pedaços de vidro colorido ou contas são colocados na câmara. Ao serem giradas ou agitadas, as peças no interior da câmara caem em diferentes posições e são iluminadas por luz natural ou artificial através de uma tela de difusão. Neste caso, são possíveis de seis a oito imagens simétricas diferentes. A quantidade de combinações e padrões é quase infinita (Figura 2).

Figura 2 – Design da câmera

1.3 Variedades de caleidoscópios

Existem cinco tipos diferentes de caleidoscópios:

1. Um caleidoscópio de câmara possui uma cavidade fechada com pedras coloridas, pedaços de vidro, contas ou outros objetos que caem livremente (Figura 3).

Figura 3 – Caleidoscópio de câmara

2. Em um caleidoscópio líquido, a câmara é preenchida, via de regra, com glicerina, na qual ficam suspensos pedaços de vidro e assim por diante (Figura 4).

Figura 4 – Caleidoscópio líquido

3. Um caleidoscópio com rodas está equipado com uma ou mais rodas na extremidade do tubo de visualização. As rodas contêm pedaços de vidro, pedras translúcidas como ágatas, flores prensadas, miçangas, pedras preciosas ou outros objetos. Para alterar o padrão de um caleidoscópio com rodas, basta girar a roda (Figura 5).

Figura 5 - Caleidoscópio de roda

4. O conteúdo da câmera pode mudar e você pode experimentar seu próprio conjunto de cores e objetos.

Figura 6 – Caleidoscópio reutilizável com câmera removível

5. O teleidoscópio utiliza espelhos e lentes de tal forma que todas as imagens visualizadas só são multiplicadas muitas vezes.

Figura 7- Teleidoscópio

Capítulo 2. Fazendo um caleidoscópio

2.1. Descrição e desenho do produto

Pegue um tubo de papelão grosso, coloque nele 3 placas espelhadas em um ângulo de 60°, coloque vidro colorido entre elas e feche o caleidoscópio com tampas transparentes. (Figura 8) .

Figura 8- Desenho

2.3 Mapa tecnológico para produção de caleidoscópio

Desenvolvemos um mapa tecnológico para a produção de um caleidoscópio, que é apresentado na Tabela 1.

Tabela 1 – Mapa tecnológico

Nome das operações, transições

Fotos de operações

Ferramentas,

materiais.

O que precisamos para fazer um caleidoscópio?

Lata de batata frita, furador, tesoura, fita adesiva, caixinha de suco, lápis com régua, filme transparente e peças coloridas (vidro, miçangas, botões, etc.).

Primeiro, cortamos três tiras de uma caixa de suco 1-2 cm mais curta que o tubo do caleidoscópio. No nosso caso é 6,5 cm x 20,5 cm.

Caixa de suco, lápis, régua, tesoura.

Depois simplesmente dobramos as tiras e colamos com fita adesiva, e nosso prisma oco está pronto. Colocamos o prisma resultante no tubo do caleidoscópio.

Fita adesiva, listras, tubo caleidoscópio.

Agora precisamos fazer um furo no centro do fundo do pote com um furador e alargá-lo para 1,5 cm de diâmetro com uma chave de fenda grossa ou qualquer outra coisa adequada para esse fim. Este será o olho do caleidoscópio, é importante que não haja arestas vivas! Aliás, a especulação já está aparecendo. Quantos buracos você vê aqui?

Um frasco caleidoscópio, um furador, uma chave de fenda grossa.

Recortamos um disco transparente de plástico e colocamos sobre o prisma, que fica no frasco.

Plástico, tesoura.

Estamos chegando à linha de chegada! Colocamos as peças coloridas sobre um prisma com filme. Agora aplicamos papel manteiga na tampa. Fechamos nosso caleidoscópio com esta tampa e o aparelho está pronto!

Peças coloridas, papel manteiga, tampa.

Resta decorar nosso caleidoscópio.

Papel colorido, tesoura, fita adesiva.

Aqui estão os padrões que obtivemos (Figura 8):

Figura 8 – Padrões

Conclusão

Para desfrutar de um espetáculo fascinante e que nunca se repete, você não só pode comprar um caleidoscópio, mas também fazer você mesmo! Muitos de nós somos muito curiosos - tudo é interessante, queremos tocar em tudo, estudar as propriedades e o princípio de funcionamento de um objeto. O conhecimento chega até nós através de nossos olhos e ouvidos. Mas provei que o conhecimento também passa pelas mãos! A antiga sabedoria popular foi confirmada: “Diga-me e esquecerei, mostre-me e lembrarei, deixe-me fazer sozinho e aprenderei.

Muitos séculos atrás, um dispositivo para obter belas imagens simétricas era chamado de caleidoscópio. Agora não é segredo para mim que isso é conseguido com a ajuda de espelhos. Estudei e analisei a literatura, encontrei muitas informações sobre os temas “Caleidoscópios”, “Espelhos” e estudei o princípio de funcionamento de um caleidoscópio, familiarizei-me com a estrutura de um caleidoscópio. Depois preparei os materiais e fiz o caleidoscópio. Com a ajuda do gestor foi criado um “Mapa tecnológico para fabricação do produto”.

Meu trabalho pode ser utilizado como material adicional ao estudar a seção de física “Óptica”.

Um caleidoscópio virou motivo de curiosidade para mim, e um feito à mão virou motivo de orgulho! Darei este presente incomum ao meu irmão no Ano Novo e acho que ele ficará muito surpreso. Já experimentei este interessante dispositivo sozinho e aconselho que façam o mesmo, porque um caleidoscópio não é muito difícil de criar e é muito interessante na prática!

Lista de fontes e literatura utilizada

    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. Tarasov B.V. Produtos caseiros para crianças em idade escolar. - M.: Educação, 1977. - P. 39-42.4. Rabiza F. Coleção de padrões indescritíveis. Grande caleidoscópio // Ciência e vida. - 1999. - Nº 11. - Modo de acesso: http://www.nkj.ru/archive/articles/9935/

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

Eu apenas faço um movimento com a mão -
E um novo fenômeno aos olhos!
A. Izmailov

1. Introdução

Problema. Tenho um brinquedo favorito - um caleidoscópio. Provavelmente todo mundo a conhece e a ama. Você não consegue tirar os olhos dos padrões de cores em constante mudança! Mas poucos caras pensam em como isso funciona. Mas este é um dispositivo óptico real e funciona de acordo com as leis da física.

Relevância. Portanto, é importante para mim entender a estrutura de um caleidoscópio e contar para a galera. Tendo compreendido o princípio de funcionamento do dispositivo, podemos fazê-lo nós mesmos. Receberemos um brinquedo interessante, um bom presente, novos conhecimentos e habilidades. Você também pode tentar melhorar o caleidoscópio e criar novos tipos dele.

O tema do meu projeto é “Meu Caleidoscópio”.

Objeto minha pesquisa se tornou um caleidoscópio.

Item: dispositivo e princípio de funcionamento de um caleidoscópio.

Estabeleci uma meta para mim: fazer um caleidoscópio e melhorar seu design.

Para atingir esse objetivo, resolverei as seguintes tarefas:

1. Estude a história do caleidoscópio.

2. Estude os tipos de caleidoscópios.

3. Estude a estrutura e o princípio de funcionamento de um caleidoscópio.

4. Faça você mesmo um caleidoscópio.

No meu projeto usarei os seguintes métodos de pesquisa:

1. Método de pesquisa - estudo de literatura e fontes da Internet.

2. Trabalho prático - confecção de um caleidoscópio.

3. Análise - conclusões sobre o trabalho realizado.

Hipótese: Você mesmo pode fazer um caleidoscópio.

2. Conteúdo principal

2.1. A história do caleidoscópio

O caleidoscópio é conhecido desde os tempos antigos. Já no Antigo Egito existia um protótipo de caleidoscópio. Os egípcios observavam com admiração as figuras simétricas que apareciam enquanto os dançarinos se moviam entre lajes de pedra polida dispostas em círculo.

E só muitos séculos depois, um dispositivo para obter imagens simétricas por meio de espelhos foi chamado de caleidoscópio. Caleidoscópio tem o nome do grego (kalos) - lindo, (eidos) - vista e (skopeo) - eu olho (eu olho para uma bela vista). Na Rússia do século XIX, um caleidoscópio era chamado de “um tubo que mostra belas vistas”. No dicionário explicativo de Vladimir Dahl é chamado de “padrão”.

O caleidoscópio foi inventado em 1816 pelo físico escocês David Brewster. Durante seus experimentos, Brewster percebeu que fragmentos de vidro colocados em um tubo com espelhos criavam maravilhosos padrões simétricos quando refletidos nos espelhos.

Há também uma versão que na Rússia o primeiro caleidoscópio foi inventado pelo grande cientista russo Mikhail Vasilyevich Lomonosov no século 18, mas não patenteou sua invenção. A história da criação do caleidoscópio tem seus próprios mistérios.

2.2. Tipos de caleidoscópios

Existem vários tipos principais de caleidoscópios.

1. Caleidoscópio clássico. Nele, pedaços de vidro multicoloridos se movem quando o corpo do caleidoscópio gira em torno de seu eixo.

2. Caleidoscópio de gel (ou óleo). Nesse caleidoscópio, vidros multicoloridos, miçangas, pedaços de papel alumínio e outros materiais estão em estado líquido. Eles se movem devido ao fluxo de gel ou óleo e são refletidos em um sistema de espelhos.

3. Caleidoscópio com anéis giratórios. Ele é mais conhecido nos países orientais do que na Rússia. Um sistema de três espelhos internos reflete padrões criados girando um ou dois anéis na extremidade do tubo.

Há também uma grande variedade de caleidoscópios de tipo misto.

4. Taleidoscópio (ou teledoscópio). Não há recheio colorido no interior. O segredo está noutro lado: os padrões são criados a partir do reflexo do mundo que nos rodeia. A imagem é ampliada pela lente e refletida muitas vezes no prisma interno do espelho. Dentro do talidoscópio, tudo o que nos rodeia transforma-se num mundo extraordinário.

2.3. A estrutura e princípio de funcionamento de um caleidoscópio

Um caleidoscópio é um dispositivo óptico cujo funcionamento se baseia no princípio de refletir a luz de espelhos planos formando um ângulo entre si.

Um caleidoscópio é um brinquedo infantil no qual pedaços de vidro multicoloridos são refletidos repetidamente em três espelhos para criar um belo padrão. Esses espelhos estão localizados como as faces laterais de um prisma triangular regular, formando ângulos iguais entre si.

O desenho de um caleidoscópio é muito simples: um tubo, dentro do qual existem vários espelhos longitudinais dobrados em ângulo. Elementos coloridos (na maioria das vezes pedaços de vidro) são colocados entre os espelhos; seus múltiplos reflexos criam padrões simétricos que mudam quando o tubo é girado em torno do eixo longitudinal. Dependendo do número de espelhos e do ângulo entre eles, obtém-se um número diferente de reflexões: 45° (quatro espelhos) - 8 reflexões, 60° (três espelhos) - 6 reflexões, 90° (dois espelhos) - 4 reflexões. Uma extremidade do tubo é coberta com vidro fosco e na outra extremidade um pequeno orifício é coberto com vidro transparente. Além do vidro, metal, plástico, miçangas, pedras, madrepérola e penas são usados ​​​​como enchimento.

Os padrões de um caleidoscópio quase nunca se repetem. Poucas pessoas suspeitam do grande número de figuras diferentes que podem ser obtidas com sua ajuda. Digamos que você segure um caleidoscópio com 20 pedaços de vidro nas mãos e gire-o 10 vezes por minuto para obter um novo arranjo de pedaços de vidro refletidos. Quanto tempo você levará para revisar todos os números resultantes? Ao longo de quinhentos bilhões de anos precisamos girar nosso caleidoscópio para rever todos os seus padrões! . Um dispositivo com um design tão simples produz resultados surpreendentes.

2.4. Fazendo um caleidoscópio

1. Descrição e desenho do caleidoscópio

Pegue um tubo de papelão grosso. Nele são colocadas três placas espelhadas em um ângulo de 60º. Vidros coloridos são colocados entre eles e o caleidoscópio é fechado com tampas transparentes.

2. Materiais e ferramentas

Durante a elaboração do projeto, resolvi fazer três caleidoscópios. Eles serão diferentes em uso e design.

Preparei os materiais necessários para fazer caleidoscópios:

Corpo - tubo (lata vazia de chips, tubos de filme plástico e papel alumínio);

Chapa metálica polida como refletor;

Plástico transparente;

Diversas tampas plásticas;

Cartão;

Isopor;

Lanterna;

Bola brilhante;

Pedaços de vidro colorido, plástico, miçangas, estatuetas;

Materiais para projetar um caleidoscópio.

Para o trabalho precisei de ferramentas: tesoura, cola, régua, lápis, hidrocor, martelo, furador, fita adesiva.

3. Trabalho prático

Meus pais me ajudaram a trabalhar com caleidoscópios. Eles também me explicaram que as normas de segurança devem ser seguidas durante o trabalho (ver Apêndice A).

1. Cortamos a folha de metal polida em tiras com uma tesoura. O comprimento das tiras era 1-2 cm menor que o comprimento do tubo, e minha mãe calculou a largura dependendo do diâmetro do tubo.

2. Fizemos um prisma - dobramos 3 tiras com o lado do espelho para dentro e prendemos com fita adesiva. Se você olhar através deste prisma, já poderá ver muitos reflexos.

3. Instalou um prisma de espelho no tubo do caleidoscópio. Fixamos com cola e espuma.

4. Um círculo foi cortado em plástico transparente para caber no tamanho do tubo. Colocamos no prisma e fixamos com cola.

5. Do outro lado, fizemos um furo de inspeção no fundo do tubo com um punção e um martelo. Cobrimos o buraco com plástico transparente e uma arruela com furo para proteger o caleidoscópio da poeira e os olhos de arestas vivas.

6. Coloque os pedaços de vidro coloridos sobre um círculo de plástico transparente e cubra com uma tampa. Nesse caso, a tampa foi primeiro fosca com um círculo de tecido. Deve transmitir luz, mas ser opaco.

7. Decoramos nosso caleidoscópio com fios multicoloridos, jeans e rendas.

Usando este princípio, fizemos três caleidoscópios de materiais diferentes. Cada caleidoscópio possui características próprias. O trabalho foi muito emocionante para mim.

4. Três tipos de caleidoscópio

Uma característica especial do primeiro caleidoscópio é a capacidade de alterar o preenchimento de cores. A tampa abre e os cacos de vidro podem ser substituídos por miçangas, penas, pedrinhas...

Nosso segundo caleidoscópio está equipado com uma lanterna embutida. Não requer fonte de luz. Você não precisa olhar pelo caleidoscópio pela janela ou pela lâmpada. Basta ligar a lanterna e admirar os padrões maravilhosos mesmo à noite, no escuro.

O terceiro caleidoscópio também possui sua própria fonte de luz. Não há pedaços de vidro nele, mas há uma bola brilhante. Basta agitar o caleidoscópio, a bola acenderá com luzes multicoloridas. Essas luzes são refletidas em um prisma espelhado e criam padrões mágicos.

5. Conclusão

Enquanto trabalhava no projeto, estudei literatura e fontes da Internet. Aprendi muito sobre a história do caleidoscópio, sua estrutura e princípio de funcionamento, fatos interessantes sobre o caleidoscópio (ver Apêndice B).

Percebi que um caleidoscópio não é apenas um brinquedo infantil, mas um verdadeiro dispositivo óptico. Sua ação é baseada nas leis da física. Após a invenção do caleidoscópio, as pessoas conseguiram criar outros instrumentos ópticos - um telescópio, um microscópio, uma câmera, uma TV. Tudo começou com um brinquedo.

Aprendi que no mundo moderno o caleidoscópio é usado não só por crianças, mas também por médicos, artistas, músicos e compositores, programadores... (ver Apêndice B). Temos até um programa Caleidoscópio em nosso computador - as imagens mudam com o movimento do mouse do computador.

Com a ajuda dos meus pais, fiz três caleidoscópios com os materiais disponíveis. Cada um dos meus caleidoscópios tem características próprias. Foi muito interessante chegar a esses “destaques”.

Concluí as tarefas e confirmei minha hipótese: você mesmo pode fazer um caleidoscópio.

Parece-me que o projeto será do interesse de diversas instituições de ensino e desenvolvimento. Combina diversão e facilidade de execução com base teórica. Isso fará com que as crianças se interessem em estudar ciências naturais.

O projeto não exige grandes gastos para sua implantação, bem como condições especiais de implantação. Isso pode ser feito em ambiente escolar ou em casa. Os alunos podem fazer isso por conta própria, adquirindo conhecimento na literatura, na Internet e consultando professores de física, matemática e ciência da computação.

Supervisor científico: professor da Instituição Educacional de Moscou

« Novoorlovskaya secundária

escola compreensiva"

Bolshukhina N. V.

Novoorlovsk

Introdução…………………………………………………………..3

Parte teórica…………………………………………………………..5

Parte prática……………………………………………………6

Resultados e conclusões da pesquisa……………………………….7

Literatura…………………………………………………………...8

Apêndice …………………………………………………………………………… 9

Introdução

Relevância:

Neste verão, minha mãe comprou um caleidoscópio para meu irmão. Estou familiarizado com este brinquedo. Lembrei-me que quando olhasse para ele veria padrões... Mas quando olhei desta vez tudo era diferente. Eu não conseguia tirar os olhos desses padrões, cores e cores vivas únicos. Como é possível realizar tais milagres em um pequeno tubo? Não dormi a noite toda, só estava preocupado com uma coisa - o caleidoscópio. O que é isso? Como é construído? É possível fazer esse milagre sozinho?

Objeto de estudo: Caleidoscópio

Assunto de estudo: dispositivo caleidoscópio

Objetivos de pesquisa:

1. Estude a história do caleidoscópio.

2. Descubra quais fenômenos físicos são usados ​​nos caleidoscópios.

3. Faça um caleidoscópio.

Alvo: Descubra como funciona um caleidoscópio.

Hipótese:É possível fazer você mesmo um caleidoscópio?

Métodos:

1. Pesquisa: Coleta de material para trabalho por meio da visualização de dados de literatura na Internet.

2. Trabalho prático: Faça um caleidoscópio.

3. Análise: Formulação de conclusões com base nos resultados das observações.

A história da criação do caleidoscópio.

“Caleidoscópio” tem o nome do grego (kalos) - belo, (eidos) - ver e (skopeo) - olhar, observar. E na Rússia, um caleidoscópio era chamado de tubo “que mostra belas vistas”.

Na Rússia, o caleidoscópio surgiu no final do século XVIII e inventou issoótimo Cientista russo que admirou a beleza do vidro e estudou seus diversos usos.

Três de seus caleidoscópios estão atualmente guardados em l'Hermitage. Infelizmente, a invenção de Lomonosov não foi patenteada, uma vez que a lei sobre patentes foi adotada na Rússia apenas em 1812.
Acredita-se que inventou o caleidoscópio Inglês físico David Brewster.

Em 1816 ele patenteou seu caleidoscópio. Durante seus experimentos sobre a polarização da luz, Brewster percebeu que cacos de vidro colocados em um tubo com espelhos criavam maravilhosos padrões simétricos quando refletidos nos espelhos.

Tipos de caleidoscópios

Caleidoscópio do engenheiro K. Petkūnas .

Nele, os padrões são criados não apenas por pedaços de vidro transparentes, mas também por pequenos anéis, correntes, etc. A extremidade do tubo foi coberta com plexiglass transparente e sua extremidade coberta por uma tampa opaca substituível.

Caleidoscópio de óleo.

O caleidoscópio é preenchido com um líquido oleoso no qual flutuam pequenos cristais multicoloridos. As imagens nesse caleidoscópio mudam suavemente.
Caleidoscópio pneumático .

Em vez do habitual vidro colorido, o caleidoscópio pneumático possui penas multicoloridas em seu interior. Uma “pêra” é anexada ao caleidoscópio, com a ajuda da qual o ar é bombeado para dentro do caleidoscópio.

As penas giram caoticamente, criando uma imagem maravilhosa.

Taleidoscópio.

Um contoidoscópio tem uma lente em vez de vidro, e você pode olhar através dela os objetos ao redor.

As imagens desses objetos são refletidas repetidamente em espelhos e são obtidas imagens incríveis do mundo real.

Parascópio.
O parascópio fornece uma imagem tridimensional.

Modificação de um caleidoscópio com um contoidoscópio.
Nesse caso, o padrão é formado a partir de objetos refletidos do mundo circundante e, ao mesmo tempo, pedaços de vidro encerrados dentro do caleidoscópio.

Parte teórica

Depois de estudar a história da criação dos caleidoscópios, descobri que os espelhos serviam para criar brinquedos. A professora me aconselhou a levar vidro, no começo não acreditei, mas quando fizeram o caleidoscópio deu certo. Isso se explica pelo fato de o vidro, assim como o espelho, refletir os raios de luz. Depois pegaram outras superfícies: vidro orgânico, metal. A imagem não funcionou. A professora me explicou: para que haja reflexo a superfície deve ser bem lisa, então o reflexo ficará visível, pois os raios serão direcionados em uma direção. Se as superfícies forem ásperas, a luz será dispersa.

Para fazer o desenho, eu e a professora levamos não apenas uma placa de vidro, mas três. Essas placas foram conectadas em um prisma para criar múltiplas imagens. Realizamos um experimento, se o ângulo entre duas placas for 90º (ver exemplo nº 1), então haverá três imagens, se o ângulo for 72º (ver exemplo nº 2), então haverá quatro imagens, e se o ângulo entre duas placas é de 60º (ver exemplo nº 3), então serão cinco imagens. Portanto, conectamos as placas em um ângulo de 60º. Com essa conexão, os padrões ficam mais bonitos. Para obter um padrão, costumavam usar vidro colorido, mas agora usam plástico transparente, miçangas, miçangas e botões.

Um dos caleidoscópios resultantes possui vidro transparente, de forma que, ao olharmos para ele, vemos não só o padrão, mas também tudo o que nos rodeia.

Parte prática

Como foi feito um caleidoscópio? Meu pai cortou para mim três pratos 5x12 de vidro. Prendi essas placas com fita adesiva em um prisma. Então fiz um tubo de papelão com um diâmetro tal que o prisma se encaixasse perfeitamente nele. Então peguei pequenos pratos 3x3 e... E quando a professora me disse que faríamos pratos redondos com esses quadrados de vidro usando tesoura e água, fiquei muito surpreso e não acreditei. Mas quando colocamos o prato na água e começamos a cortar os cantos com uma tesoura, consegui um prato redondo. Acho que a água torna o vidro mais forte, não quebradiço. São necessárias três dessas placas para um caleidoscópio. Um círculo de papel escuro com um orifício redondo para o olho foi colado em um vidro redondo e inserido na extremidade do tubo. Um vidro redondo transparente foi inserido na outra extremidade e, em seguida, vidro colorido, miçangas, pedaços de plástico e apenas miçangas foram despejados. Cubra com vidro opaco (fosco), sem pressionar com muita força para que ao girar o tubo os pedaços de vidro caiam. Corte o resto do tubo. Embrulhe o tubo em papel para presente. O caleidoscópio está pronto.

Tecnologia de fabricação de caleidoscópio.

1. Materiais e acessórios.

Duas placas fotográficas de vidro lavado medindo 9x12 cm: pedaços de vidro multicoloridos; uma folha opaca de papel grosso e uma folha de papelão medindo 20x15 cm; um pedaço de tecido e papel preto, medindo 4x4 cm cada; esmeril em pó, cola, esparadrapo; cortador de vidro, régua, tesoura, faca.

2. Procedimento de fabricação.

1. Corte três tiras medindo 3x12 cm da placa de vidro.

2. Cole-os em uma folha de papel grosso, colocando-os paralelos entre si em intervalos que permitam dobrar a folha em um prisma triangular.

3. Fixe o prisma com cola ou fita adesiva.

4. Faça um tubo de papelão com um diâmetro tal que o prisma se encaixe perfeitamente nele e fixe o prisma no tubo.

5. Prepare pequenos vidros multicoloridos.

6. Usando um cortador de vidro, corte uma tira medindo 3,5 x 12 cm de outra placa de vidro e corte três placas quadradas medindo 3,5 x 3,5 cm.

7. Corte os cantos de cada prato quadrado com uma tesoura em água a uma profundidade de 20-25 cm, arredondando-os e não se preocupando com o rigor do corte, mas tentando obter pratos redondos.

8. Em um copo redondo, cole um círculo de papel preto com um orifício redondo para o olho e insira o copo na extremidade do tubo.

9. Cubra outro copo redondo com papel de seda ou torne-o fosco com uma lixa umedecida em água e esfregue na superfície do vidro redondo com o restante da placa de vidro.

10. Insira um vidro redondo transparente na outra extremidade do tubo, coloque pedaços de vidro multicoloridos sobre ele e cubra-os com vidro fosco ou vidro com papel de seda; fortalecer o vidro para que, quando o tubo for girado em torno de seu eixo longitudinal, os pedaços de vidro fluam livremente entre os vidros redondos. O caleidoscópio está pronto.

3. Trabalhando com um caleidoscópio

1. Ilumine o vidro fosco. Olhe pelo buraco no papel preto e gire lentamente o caleidoscópio em torno de seu eixo. Cada menor giro do caleidoscópio causará o movimento de pedaços de vidro multicoloridos e de formatos variados, e cada vez mais padrões exclusivos aparecerão diante de seus olhos.

2. Melhore o seu caleidoscópio. Gire a lente convexa e insira-a no orifício do olho, e o vidro fosco ficará marcado com vidro transparente.

3. Ao direcionar um poderoso feixe de luz para este vidro, de modo que a luz passe através dos pedaços coloridos de vidro e da lente, você pode obter imagens caleidoscópicas ampliadas na tela que podem ser fotografadas.

Conclusões dos resultados do estudo:

Eu descobri por mim mesmo: não só os espelhos podem refletir, mas também o vidro, num ângulo entre as paredes de 60º haverá um reflexo quíntuplo, o vidro pode ser cortado com uma tesoura na água, você mesmo pode fazer um caleidoscópio.
Vou dar meu caleidoscópio para minha sobrinha.

O caleidoscópio conquistou toda a Europa, Inglaterra e América. Este foi o primeiro dispositivo óptico a sair dos laboratórios, tornar-se popular entre as pessoas e tornar-se um sucesso comercial. Foi o caleidoscópio que abriu caminho para outros brinquedos ópticos, que, por sua vez, levaram as gerações subsequentes à invenção da animação e do cinema. Sem o caleidoscópio e outros brinquedos ópticos, as imagens talvez nunca tivessem ganhado vida e as nossas salas estariam repletas de telas planas de grande formato mostrando sempre a mesma imagem.

Literatura:

1. Caleidoscópio, dispositivo óptico // Dicionário Enciclopédico de Brockhaus e Efron: Em 86 volumes (82 volumes e 4 adicionais) - São Petersburgo, 1890-1907.

2. Gluck I. E os espelhos fazem tudo. M., 1970. S. 37-39.

3.Ivanov B. Enciclopédia de um jovem mestre. M., 1964. S. 87-88.

4. Tarasov, um estudante. M., 1968. S. 39-42.

5. Peryshkin A. No curso opcional de física. Ed. "Iluminismo" 1980 págs. 35-36; 130-131.

Invenção

O caleidoscópio pode ser considerado o primeiro brinquedo óptico. Foi inventado pelo físico inglês David Brewster durante experimentos com a polarização da luz em 1814. Seus resultados em 1815 foram premiados com a Medalha Copley - o maior prêmio da Royal Society de Londres, e o subproduto - o futuro caleidoscópio - foi admirado pelos colegas.

Brewster logo percebeu que o instrumento óptico resultante tinha grande potencial, melhorou seu design e em 1817 o patenteou sob o nome de caleidoscópio (das palavras gregas καλός [kalos] - belo, είδος [eidos] - forma, e σκοπέω [skopeo] - para ver).

Princípio da Operação

O desenho do caleidoscópio é baseado em três princípios básicos que garantem o padrão mais simétrico e claro.

Primeiro: dois espelhos devem estar localizados em um ângulo que divide o círculo em um número inteiro de partes. É melhor usar espelhos com superfície reflexiva frontal ou de metal. É ideal que o comprimento dos espelhos seja cinco a sete vezes maior que sua largura.

Segundo: o objeto deve estar localizado diretamente em frente às superfícies reflexivas. Para observar objetos distantes, Brewster propôs adicionar uma lente ao design.

Terceiro: o melhor ponto para observar o enfeite é o mais próximo possível da junção dos espelhos. Então a imagem fica mais simétrica e uniformemente iluminada.

Objetos que caem no espaço entre dois espelhos são refletidos neles, seus reflexos e reflexos de reflexos são refletidos, formando um padrão circular simétrico que ganha vida à medida que os objetos se movem em relação ao caleidoscópio.

História e significado

O caleidoscópio causou ampla ressonância na comunidade científica e muito além de suas fronteiras. Já em 1818, muitos artigos científicos e históricos, resenhas e notas sobre o novo maravilhoso dispositivo apareceram impressos.

Peter Mark Roger admirava sinceramente o caleidoscópio, escreveu um texto sobre ele para a Britannica e um artigo nos Annals of Philosophy, onde propôs diversas variedades de caleidoscópio com três espelhos, em vez de dois. A versão com triângulo equilátero tornou-se mais difundida em nosso tempo.

Alguns autores argumentaram que não havia nada de novo na invenção e que ela era conhecida pelos antigos, enquanto outros defenderam a originalidade do caleidoscópio de Brewster. Os fabricantes de óptica simplesmente roubaram a ideia descaradamente, apesar da patente.

Para fazer valer o seu direito de ser considerado o inventor do caleidoscópio, em 1819 David Brewster publicou um tratado sobre o caleidoscópio. Nele, ele refuta de forma convincente a semelhança de sua invenção com os dispositivos que della Potra, Kircher e outros autores descreveram antes dele; descreve de forma abrangente os princípios subjacentes ao design do caleidoscópio e seus vários designs; formas de utilizá-lo na decoração arquitetônica, no desenho de enfeites, na confecção de tapetes, no entretenimento e em outras áreas.

Brewster também percebeu as deficiências de seu dispositivo. As imagens mágicas criadas pelo caleidoscópio só podiam ser observadas por uma pessoa. Para corrigir essa desvantagem significativa de um dispositivo de entretenimento, ele propôs um projeto conectando um caleidoscópio a uma lanterna mágica. Os inventores de outros brinquedos ópticos encontrarão posteriormente o mesmo problema e o resolverão da mesma maneira.

A imagem observada no caleidoscópio não foi fácil de transferir para o papel. Para resolver este problema, Brewster propôs métodos de combinar um caleidoscópio com uma câmera escura e a recém-inventada câmera lúcida, permitindo que o padrão observado fosse projetado no papel e simplesmente traçado.

Além disso, Boyster não resistiu à nova moda das imagens estéreo e descreveu o princípio de conectar um caleidoscópio a um estereoscópio, sobre o qual também escreveu um tratado separado. Mas nem o caleidoscópio estéreo nem as versões estéreo dos brinquedos ópticos subsequentes tiveram sucesso.

Na segunda edição de 1858, Brewster escreve que com a ajuda da invenção de Daguerre e Talbot, as imagens de um caleidoscópio podem ser transferidas diretamente para papel ou lâmina de vidro, sem intervenção humana, e explica como transformar qualquer câmera em um caleidoscópico Câmera.

Também em seu tratado, Brewster descreve o “cravo para os olhos” (Clavecin pour les yeux, Cravo Ocular), inventado por Louis-Bertrand Castel em 1725, no qual a música era combinada com a cor. Percebendo que mudar as cores por si só não era o melhor entretenimento para os olhos, ele sugeriu combinar música com cores e formas usando um caleidoscópio. Assim, Brewster, em certo sentido, antecipou as experimentações musicais e visuais dos artistas de vanguarda do início do século XX.

Apesar do volumoso trabalho que confirmou a autoria do caleidoscópio de Brewster, ele não ganhou nenhum dinheiro com sua invenção. Os fabricantes e comerciantes continuaram a produzir e distribuir caleidoscópios sem pagar comissões. Alguns venderam peças individuais para automontagem ou alteraram o design para contornar a patente, enquanto outros simplesmente a violaram.

Influência

Porém, graças a tudo isso, o caleidoscópio conquistou toda a Europa, Inglaterra e América. Este foi o primeiro dispositivo óptico a sair dos laboratórios, tornar-se popular entre as pessoas e tornar-se um sucesso comercial. Foi o caleidoscópio que abriu caminho para outros brinquedos ópticos, que, por sua vez, levaram as gerações subsequentes à invenção da animação e do cinema.

Sem o caleidoscópio e outros brinquedos ópticos, as imagens talvez nunca tivessem ganhado vida e as nossas salas estariam repletas de telas planas de grande formato mostrando sempre a mesma imagem.