Sådan fungerer kalejdoskoper

Kan du huske første gang, at nogen rakte dig et kalejdoskop og inviterede dig til at kigge indenfor? Du har muligvis hørt en rasling i den yderste ende af det farvestrålende paprør, mens du løftede det til dit øje som et spyglass. Måske var du skeptisk, men da du kiggede ind, du blev overrasket over farveudbruddet og indviklet design i den anden ende. Uanset hvor længe du har spillet med den fascinerende enhed, eller hvor mange gange du vendte eller rystede enden, du har aldrig set det samme mønster to gange.

Generationer af mennesker i løbet af de sidste to århundreder har delt denne oplevelse, men ingen har nogensinde set identiske billeder. Måske er det en del af kalejdoskopets appel, at sådan en lavteknologisk enhed kan skabe et uendeligt udvalg af smuk-til tider betagende-kunst. Men kunsten varer kun få øjeblikke, før den erstattes af det næste fantastiske billede.

Ordet kalejdoskop kommer fra græske ord, der betyder "smuk form at se." Nogle er så smukke og sjældne, at de er blevet værdsat som samlerobjekter, bringe store penge på markedet:En solgt på et auktionshus i 2000 for over $ 75, 000 [kilde:Kohler].

På trods af hvad du måske engang troede, det er ikke magi, der skaber kalejdoskopets smukke former, men snarere en samling af spejle, vinkler og almindelige objekter, der arbejder på en meget videnskabelig måde. På den næste side, vi udforsker mysteriet bag disse spejle og smukke former, og vi vil se, hvorfor der slet ikke er noget mysterium. Faktisk, inden længe, du kunne selv lave et kalejdoskop, at forbløffe og glæde dine venner.

1. Kalejdoskoper forklaret
2. Kalejdoskopers historie
3. Typer af Kalejdoskopkonstruktion
4. Lav dit eget kalejdoskop

Kalejdoskoper forklaret

På det mest grundlæggende niveau, et kalejdoskop er lavet af to eller flere spejle eller reflekterende overflader placeret i en vinkel til hinanden, normalt danner en V-form eller en trekant. En tubeorcase - der ofte ligner et spyglass - er kroppen, der omgiver spejlet. En samling objekter er placeret i den ene ende af spejlene, og der er et øjehul i den anden ende.

Det, du ser, når du ser gennem det øjenhul, vil aldrig være nøjagtig det samme to gange! Mens beholderen, der holder objekterne, normalt er så stor som - eller større end - kalejdoskoprøret, kun den del af de objekter, der falder inden for trekantsrummet i objektholderen, reflekteres.

Overvej en pizza skåret i skiver. Et enkelt stykke kan repræsentere de objekter, der vises i det vee-formede eller trekantede område af et kalejdoskop. Imidlertid, hvis du lægger den skive pizza mellem to vinklede spejle, hvad du ville se ville ligne en hel pizza, der består af mange refleksioner af den ene skive, side om side.

Grundlæggende geometri fortæller os, at en cirkel, som en komplet pizza, er 360 grader rundt. Hver pizzaskive eller trekant i kalejdoskopet er en del af det. Jo federe kile, jo bredere vinklen er på sit punkt; jo tyndere kile, jo mindre vinkel. Vinklens størrelse bestemmer, hvor mange gange denne skive reflekteres. For eksempel, hvis din skive er en fjerdedel af hele pizzaen, vinklen er 90 grader. I et kalejdoskop med to spejle, at pizza -skive vises fire gange i billedet for enden af ​​kalejdoskopet. Hvis skiven er halvt så stor-en 45-graders vinkel-reflekteres den otte gange i billedet [kilde:Kohler]. Jo mindre skive, jo flere gange det vises.

Heldigvis, billedet i det gennemsnitlige kalejdoskop er langt mere interessant end pizza. Selv den enkleste samling af almindelige knapper, perler eller glasstykker omdannes til et indviklet og smukt design, når et kalejdoskop udfører sit arbejde. Dette skyldes dels princippet om symmetri. Hvis du tegner en linje ned i midten af ​​et symmetrisk objekt, halvdelene på hver side af linjen er de samme. Almindeligvis du vil sige, at de er spejlbilleder af hinanden. I et kalejdoskop, hvert gentaget billede er symmetrisk i forhold til billedet ved siden af. Jo mere præcist spejlene eller reflekterende overflader er forbundet sammen, jo mere præcise de resulterende symmetriske billeder bliver.

I et to-spejl kalejdoskop, en 30-graders kile har 11 refleksioner [kilde:Staub]. Hvis den originale kile er helt i top (klokken 12 på en urskive), refleksionerne til højre og venstre (klokken 11 og 1) er de første refleksioner af det originale billede. I betragtning af den måde lyset rammer et spejl og reflekterer væk i samme vinkel, en blå perle placeret i højre kant af den originale kile ville vises i samme position på venstre kanter af det første sæt refleksioner. Refleksionerne ved 10 -tiden og 2 -tiden er det andet sæt refleksioner; den blå perle vises på de højre kanter af disse kiler.

Det tredje sæt refleksioner (9 og 3) viser den blå perle tilbage på venstre kant. Den blå perle vises på højre kant i det fjerde sæt refleksioner (klokken 8 og 4). Og det vises på venstre kanter i det femte sæt refleksioner (klokken 7 og 5). Den sidste refleksion (kl. 6) viser perlen igen på højre kant. Den måde objektrefleksionerne bevæger sig fra side til side og kombineres med andre i denne symmetriske dans, danner de mønstre, der gør kalejdoskoper så dejlige.

Konstruktionen med to spejle skaber et design af kilereflektioner, der fylder 360 grader med en sort baggrund. Tre eller flere spejle vil resultere i et design, der fylder hele rummet med endnu mere indviklede geometriske mønstre og deres tilsyneladende endeløse refleksioner. For eksempel, tre spejle skaber en række komplekse trekantede reflekser. Spejlvinklen påvirker mønsteret.

Fordi objekterne i kalejdoskopet bevæger sig - normalt efter at du har rystet dem eller roteret objektbeholderen - er de aldrig arrangeret nøjagtig på samme måde en anden gang, og ingen designs vil nogensinde være helt identiske.

Vil du vide, hvordan denne geniale enhed blev til? Så læs videre.

Lys, der reflekterer fra et spejl, sammenlignes ofte med en hoppende bold. Forestil dig, at du taber en bold lige ned; det vil hoppe lige tilbage på dig. Hvis du kaster bolden, så den rammer jorden et stykke foran dig, selvom, det vil hoppe af jorden i samme vinkel i den modsatte retning. Lys opfører sig på samme måde. Ved hjælp af dette princip, det ville være muligt-hvis man ville-på forhånd at bestemme, hvilket billede der skal vises, når et objekt reflekteres af et vinklet spejl.

Kalejdoskopers historie

Beviser viser, at stykker af poleret obsidian (et vulkansk glas) blev brugt som spejle så længe som 8, 000 år siden [kilde:Enoch]. Spejle reflekterede sollys eller ild i tidlige fyrtårne, og der er en registrering af en mulig optisk illusion af en gammel egyptisk tryllekunstner, der involverer et spejl. I det 17. århundrede, "Spejlsalen" - en udsmykket korridor med 357 spejle - i Versailles -paladset blev en fremvisning af fransk herlighed. Spejle kan også have hjulpet med at opnå symmetri i planlægningen af ​​prydhaver, et skridt i retning mod kalejdoskopet.

I begyndelsen af ​​det 19. århundrede, scenen var sat til denne nye enhed, der gjorde utilitaristiske spejle til sjov. I begyndelsen af ​​1800 -tallet, forskere udforskede begreber om lys og optik, mens forbedring af teknologier også gav middelklassen mulighed for at afsætte mere tid og ressourcer til fritidsaktiviteter. Enheder kendt som filosofisk legetøj blev en form for morskab, der gjorde dobbelt pligt ved at dele videnskabelige fremskridt, mens de underholdt masserne.

I 1816, Skotte Dr. David Brewster var den første til at arrangere spejle og objekter i et rør og kalde det et kalejdoskop. Ikke bare et stykke legetøj, enheden var også beregnet til brug af designere og kunstnere, der måske er inspireret af de smukke mønstre, de kunne skabe. Brewster patenterede sin opfindelse i 1817.

Kalejdoskopteknologien gjorde sit næste spring frem i 1873. Det var da amerikaneren Charles Bush patenterede flere forbedringer. Han tilføjede et stativ, der let kunne skilles ad for transport og et roterende hjul for at udvide forskellige mulige designs. Måske Bushs mest geniale fremskridt, selvom, kom i form af specielle ampuller. An ampul er en lille, forseglet hætteglas med glas, der ofte indeholder medicin. Små ampuller var allerede blevet brugt som objekter i nogle kalejdoskoper. Bushs patentspecificerede ampuller med "to eller flere væsker med forskellig densitet eller karakter, eller en væske med et fast stof eller faste stoffer. "Bush skrev, at væskerne i ampullerne ikke burde kunne blandes, og hver ville have sin egen farve. Dette tillod endnu mere indviklede designs [kilde:Bush].

Underholdning ramte high-tech big-time i løbet af det næste århundrede. Radio, film og fjernsyn skubbede hovedsageligt kalejdoskoper i børns hænder. Det er, indtil en udstilling i Marylands Strathmore Hall Arts Center i 1985 omfattede mere end 100 kalejdoskoper og vakte stor interesse. Etableringen af ​​Brewster Kaleidoscope Society for kalejdoskopentusiaster fulgte snart.

I dag, foreningen lister omkring 125 kalejdoskopartister blandt sine medlemmer. De gør travlt det filosofiske legetøj til unik kunst. På den næste side, vi tager et kig på den brede vifte af materialer og typer af kalejdoskoper, der er tilgængelige i dag. Du vil se, at kalejdoskoper er nået langt i 200 år.

Kalejdoskopet var ikke det eneste filosofiske legetøj, der underholdt og oplyste mennesker i det 19. århundrede. Nogle andre inkluderede:

• Thaumatrope - billeder på bagsiden af ​​en disk, der blev spundet på en snor, indtil de så ud til at være et enkelt billede
• Stereoskop - en enhed med to billeder, der, set sammen, dukkede op, gav en opfattelse af dybde
• Stroboskopisk skive - leverede en række billeder i hurtig rækkefølge
• Zoetrope - en cylinder med tegninger på indersiden, der blev set gennem slidser på den modsatte side, da cylinderen roterede

[kilde:Wade]

Typer af Kalejdoskopkonstruktion

I dag, Dr. Brewsters opfindelse fås i en lang række priser-fra en dollar eller deromkring til billige festgaver til titusinder af dollars til håndlavede samleobjekter. Materialerne, der bruges til at fremstille kroppe, varierer meget i overensstemmelse hermed. Nogle almindelige anvendte materialer omfatter pap, træ, metaller (messing er almindeligt), glas (klart glas, farvet glas med mere) og plastik.

Du er nok mest bekendt med det rørformede kalejdoskop, der ligner et spyglass eller teleskop. Imidlertid, tøndeformer er også almindelige. Ud over, nogle er koniske, og andre designs i fri form trodser beskrivelsen. Nogle er udstyret med stativer, og andre er håndholdt. Du kan købe et miniaturekalejdoskop lavet til en halskæde eller et tosidet kalejdoskop, der giver dig og en ven mulighed for at se det samme design fra modsatte sider.

Når du kigger på et kalejdoskop, der er ingen, der fortæller, hvilke objekter der kunne lave det slående mønster, du ser. Selv kedeligt, dagligdags genstande kan blive spændende kunst, når de introduceres til et kalejdoskop. Typiske genstande kan omfatte farvede glasstykker, perler, knapper, båndstykker, ampuller (som beskrevet tidligere), konfetti, glitter, "fundne" genstande og naturgenstande (f.eks. fjer eller blomster).

Nogle særlige kalejdoskoper, kaldet teleidoskoper, omfatter slet ikke objekter. Du kigger gennem klart glas for enden af ​​røret og ser et design skabt af refleksioner af dine egne omgivelser.

Objektholdere kan have flere forskellige designs. Mest almindelige er celler - tynd, runde kasser eller kamre, der har plads nok til, at emnerne kan flyttes. Nogle gange hænger objekterne i en væske, men celler er også ofte tørre. Objektholdere kan endda være rørformede. Nogle celler er indbygget i kalejdoskoplegemet; andre er fastgjort til ydersiden eller gledet gennem siden. Nogle er endda udskiftelige, eller de åbner, giver brugeren mulighed for at tilføje forskellige objekter. Alle disse skal være lavet af et gennemsigtigt materiale, som glas eller plast, så brugerne kan se elementerne indeni. Der skal være en lyskilde for at belyse objekterne; ofte er sollys eller lamper bag genstandsholderen nok, men nogle gange er der indbygget et lys i enheden.

For at tilføje endnu mere variation, kalejdoskop håndværkere kan introducere baggrunde i forskellige farver. Disse kan være udskiftelige glas- eller plastdiske.

Spejlkonfigurationer i kalejdoskopet hjælper med at bestemme, hvilket mønster du ser, når du ser gennem øjenhullet. To- og tre-spejlkonstruktioner (hvilket gør vee eller trekant beskrevet tidligere) er mest almindelige. Imidlertid, kalejdoskopinnovatorer kan bruge koniske spejle i stedet for rektangulære, eller et større antal spejle justeret på utraditionelle måder, i jagten på endnu mere indviklede designs. For eksempel, de kan være 3-D eller paraplyformede.

Virkelig, de mennesker, der skaber kalejdoskoper, er kun begrænset af deres fantasi. Der er så mange mulige kalejdoskopkonstruktioner, som der er mønstre skabt af kalejdoskoperne selv! Du, også, kan deltage i denne kreative verden af ​​kalejdoskopdesign. Læs videre for at lære at lave din egen.

I opfindelsens ånd, der fødte kalejdoskoper, folk fortsætter med at forbedre de tidlige designs. For eksempel, i 1971 blev der givet patent på et kalejdoskop-pull-legetøj, og samlere kan købe et kalejdoskop springvand [kilde:Perhacs]. En opfindelse kaldet en Iamascope er et interaktivt kalejdoskop, der giver brugerne mulighed for at oprette designet med deres kroppe og projektere det på en skærm [kilde:Fels]. Nogle går ind for at bruge kalejdoskoper i meditation. En tyrkisk forskningsundersøgelse fandt endda ud af, at når børn brugte et kalejdoskop, de følte reduceret smerte under en medicinsk procedure kendt som venepunktur [kilde:Güdücü Tüfekci]. Hvem ved, hvad der er næste gang for disse enheder?

Lav dit eget kalejdoskop

Selvom kalejdoskoper kan være detaljerede, samlerobjekter, der koster tusinder af dollars, du kan lave din egen. Alt efter hvad du har ved hånden, du behøver måske ikke engang at bruge en skilling for at gøre det. Her er hvad du har brug for:

• To eller tre reflekterende overflader. Det kan være små spejle, glasskiver (den type, du ville bruge under et mikroskop) med den ene side af hver malet flad sort, eller reflekterende materiale, såsom skinnende plast eller folie.
• En beholder, der er stor nok til at rumme dine reflekterende overflader. Du kan prøve noget som et PVC -rør, et papirhåndklæderør, eller en plastflaske. Eller eksperimentér med det, der falder dig ind.
• En genstandsholder. En lille, klar æske eller pose - muligvis lavet af en pose eller plastfolie - skal gøre tricket, så længe lys kan skinne igennem det.
• Elementer, der passer i holderen. Der er ingen regler her, selvom ting som konfetti, perler og bånd er et godt sted at starte.
• Noget til at dække den åbne ende af kalejdoskoplegemet. Et stykke pap eller mørkt plast ville fungere. Du bliver nødt til at kunne lave et visningshul i den.
• Håndværksmaterialer som saks, lim, tape, gummibånd eller hvad der ellers er passende til at holde dine specifikke stykker sammen.

For at sætte det hele sammen, følg disse trin:

1. Form det reflekterende materiale til en vee (to sider) eller en trekant (tre sider). Du skal muligvis lime eller tape stykkerne sammen. Dette kan kræve, at et enkelt stykke reflekterende materiale foldes ind i en trekant og skæres overskydende af.
2. Monter vejen eller trekanten i beholderen. Brug ekstra pap, skum, lim eller tape efter behov for at få det til at sidde tæt.
3. Fyld genstandsholderen, og fastgør den til den ene ende af beholderen. Varerne skal kunne bevæge sig i genstandsholderen. Du har muligvis brug for gummibånd, tape eller lim for at sikre det.
4. I den anden ende, fastgør dækslet med et visningshul. Igen, du kan have brug for lim eller tape for at sikre det.
5. Dekorer ydersiden som ønsket. Du kan tilføje farve til den anden side af objektholderen. (Ikke for meget, ellers blokerer du lyset.) Mal, markører, farvet papir eller klistermærker ville gøre store dekorationer til kroppen.
6. Hold din skabelse op til et vindue eller en lampe, se gennem øjenhullet, og nyd den fascinerende verden, der udspiller sig indeni.

Vær ikke bange for at eksperimentere. Du kan opdage den næste fantastiske innovation inden for kalejdoskopdesign. Som alle store håndværkere, du er kun begrænset af din fantasi!

Besøg linkene på den næste side for at lære mere om kalejdoskoper og andre relaterede emner.

Hvis alt, hvad du virkelig vil gøre, er at lave de smukke symmetriske mønstre, ikke bygge et helt kalejdoskop, her er en genvej til dig:Kalejdoskopmaleren, skabt og programmeret af F. Permadi, giver dig mulighed for at oprette disse fascinerende designs på din computerskærm.

Masser mere information

relaterede artikler

• Ultimate Classic Toys Quiz
• Sådan fungerer spejle
• Sådan fungerer farvet glas
• Sådan fungerer Millefiori
• Afspejling

Flere store links

• Brewster Kaleidoscope Society
• Kalejdoskop spejlarrangementer
• KalejdoskopCollector.com
• Kalejdoskopmaler
• Leg med videnskab

Kilder

• Brewster, David. "Brewster -patent." 1817. (12. januar, 2012) http://www.brewstersociety.com/brewster_patent.pdf
• Brewster, David. "En afhandling om nye filosofiske instrumenter til forskellige formål inden for kunst og videnskab." Edinburgh, 1813. (27. juli, 2011) http://books.google.com/books?hl=da&lr=&id=Go85AAAAcAAJ
• Brewster Kaleidoscope Technology. "Kalejdoskoptyper." (11. januar, 2012) http://www.brewstersociety.com/types.html
• Brewster Kaleidoscope Technology. "Kalejdoskop -ordliste." (12. januar, 2012) http://www.brewstersociety.com/glossary.html
• Brewster Kaleidoscope Technology. "Kalejdoskop spejlarrangementer." (12. januar, 2012) http://www.brewstersociety.com/mirrors.html
• Brewster Kaleidoscope Society. "Sekvens af refleksionsdiagrammer." (12. januar, 2012) http://www.brewstersociety.com/mirrors.html#sequence
• Brun, Regning. "Objektrelationer i et udvidet felt." forskelle. Vol. 17, Nr. 3. s. 88-106. 2006.
• Busk, Charles. "Forbedring af kalejdoskoper." 30. september kl. 1873. (28. juli, 2011) http://www.brewstersociety.com/bush_patent.pdf
• Chateau de Versailles. "Spejlsalen" (12. januar, 2012) http://da.chateauversailles.fr/discover-the-estate/the-palace/the-palace/the-hall-of-mirrors/the-hall-of-mirrors/the-hall-of-mirrors- 1
• Daglige, Laura. "Blænd blændet:Kalejdoskop." National Geographic Society. (12. januar, 2012) http://kids.nationalgeographic.com/kids/activities/funscience/be-dazzled/
• Encyclopedia Britannica. "Kalejdoskop." (12. januar, 2012) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/310099/kaleidoscope
• Enok, Jay M. "Mirrors historie, der dateres tilbage til 8000 år." Optometri og synsvidenskab. Vol. 83, Nummer 10. s. 775-781. Oktober 2006. (12. januar, 2012)
• Fels, Sidney; Reiners, Dirk; og Mase, Kenji. "Iamascope:" Et interaktivt kalejdoskop:forslag til den elektriske have ved Siggraph'97. "(12. 2012) http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.55.1071&rep=rep1&type=pdf
• Graf, Klaus-Dieter og Hodgson, Bernard R. "Popularisering af geometriske begreber:Kalejdoskopets sag." Til læring af matematik. Vol. 10, Nr. 3. s. 42-50. November 1990,
• Greivenkamp, John. "Sådan laver du et kalejdoskop." University of Arizona College of Optical Sciences. (12. januar, 2012) http://www.optics.arizona.edu/academics/kaleidoscopehowtomakeakaleidoscope.htm
• Güdücü Tüfekci, Fatma; Çelebioğlu, Ayda; Küçükoğlu, Sibel. "Tyrkiske børn elskede distraktion:ved hjælp af kalejdoskop til at reducere oplevede smerter under venepunktur." Journal of Clinical Nursing, Vol. 18, Nr. 15. s. 2180-2186. August 2009.
• Huegele, Vince. "Sodavandsflaske Kalejdoskop." Optik, NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama. (12. januar, 2012) http://optics.nasa.gov/soda_bottle.pdf
• Kohler, Kevin. "Ofte stillede spørgsmål." KalejdoskopCollector.com. (12. januar, 2012) http://www.kaleidoscopecollector.com/faq.html
• Morrill, David. "Eye Candy; Oakland-baserede Chromascopes skaber visuelt indfald." Contra Costa Times. C1. 5. februar kl. 2011.
• Mullin, Janet E. "'We Had Carding':Gæstfri kortspil og høflig indenlandsk selskab blandt de mellemstore sorter i attende århundredes England." Journal of Social History. Vol. 42, Nummer 4. s. 989-1008. Sommer 2009.
• Newlin, Gary. "Enkle kalejdoskoper." New York:Sterling Publishing. 1997.
• Pendergrast, Mærke. "Spejlspejl:en historie om det menneskelige kærlighedsforhold med refleksion." (12. januar, 2012) http://books.google.com/books?hl=da&lr=&id=T4-GErgSbU0CPerhacs, Jr., Leslie. USA patent 3, 579, 901. 2. maj, 1971. (26. juli, 2011) http://www.google.com/patents?hl=da&lr=&vid=USPAT3579901
• Sanchez, Aurelio. "Farve og magi kommer sammen i kalejdoskoper." Albuquerque Journal, 14. maj kl. 2006. (11. januar, 2012) http://www.abqjournal.com/venue/459960venue05-14-06.htm
• Strathmore. "Om Strathmore - Historie." (11. januar, 2012) http://www.strathmore.org/aboutstrathmore/history/fineartshistory.asp
• Sutherland, Giles. "Colvins spejlsal mangler ikke dybde." Tiderne. 4. februar kl. 2010. s. 30.
• Wade, Nicholas J. "Filosofiske instrumenter og legetøj:Optiske enheder, der udvider kunsten at se." Journal of the History of the Neurosciences, Vol. 13, Nr. 1, Marts, 2004, s. 102-124.
• Wade, Nicholas J. "Leget med videnskab." Opfattelse, Vol. 33, Nr. 9. s. 1025-1032. 2004, (11. januar, 2012) http://www.perceptionweb.com/perception/perc0904/editorial.pdf
• Walker, Jearl. "Kalejdoskopers fysik." Through the Kaleidoscope and Beyond "af Cozy Baker (29. 2011) http://www.brewstersociety.com/writings.html