II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
КАЛЕЙДОСКОП – ПОЛЕЗНАЯ ИГРУШКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
У меня есть младший брат. Я долго думал, что я могу сделать для него приятное. Наконец-то я остановился на такой простой и одновременно завораживающей вещи, как калейдоскоп.
Калейдоскоп не просто детская игрушка, он также применяется в работах дизайнеров для создания новых рисунков тканей, обоев, в ковроткачестве.
Медики отмечают мощный психотерапевтический эффект калейдоскопа. Он способствует глубокой релаксации, стимулирует в головном мозге зону принятия решений, память и внимание.
Но всех интересует следующий вопрос: «Как сделать калейдоскоп?».
В этом и заключается актуальность выбранной темы.
Цель работы: изготовить калейдоскоп из доступных материалов.
Задачи работы: изучить и проанализировать литературу, изучить принцип действия калейдоскопа, ознакомиться с устройством калейдоскопа, исследовать зависимость количества изображений от величины угла между плоскими зеркалами, подготовить материалы и изготовить калейдоскоп.
Гипотеза исследования: чем меньше угол между плоскими зеркалами, тем больше изображений в данных зеркалах.
Объект: два плоских зеркала.
Предмет: отражение света.
Основные результаты: создана «Технологическая карта изготовления изделия», изготовлен калейдоскоп.
Глава 1. Что такое калейдоскоп
1.1 Немного истории
Калейдоскоп был изобретен сэром Дэвидом Брюстером в 1816 году и запатентован в следующем 1817-ом. Устройство использует особеннности формирования изображений комбинированных наклонных зеркал. В зависимости от количества зеркал и угла между ними, калейдоскоп будет формировать несколько симметричных узоров.
С момента своего появления, калейдоскоп позиционировался, в первую очередь, как игрушка, но и практическое применение также нашел. [1]
1.2 Устройство и принцип работы
Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол (рисунок 1).
Рисунок1 - Угол падения равен углу отражения
Простой калейдоскоп состоит из двух тонких клиновидных зеркальных полос, закрепленных на общем ребре, или из одного листа зеркального алюминия, согнутого под углом 45 или 60 градусов. Зеркала, помещены в трубку со смотровым глазком на одном конце. На другом конце находится плоская камера, которую можно вращать.
Камера изготавливается из двух стеклянных дисков, нижний диск служит в качестве рассеивающего экрана. В камеру помещают кусочки из цветного стекла или бусины. При повороте или встряхивании, кусочки внутри камеры падают в различных положениях и освещаются естественным или искусственным светом через рассеивающий экран. При этом возможны от шести до восьми различных симметричных изображений. Количество комбинаций и узоров, при этом практически бесконечно (рисунок 2).
Рисунок 2 – Устройство камеры
1.3 Разновидности калейдоскопов
Существует пять различных типов калейдоскопов:
1.Камерный калейдоскоп имеет закрытую полость со свободно падающими цветными камнями, кусочками стекла, бисера или другими объектами (рисунок 3).
Рисунок 3 – Камерный калейдоскоп
2. У жидкого калейдоскопа камера заполнена, как правило, глицерином, в котором взвешены кусочки стекла и прочее (рисунок 4).
Рисунок 4 – Жидкий калейдоскоп
3. Колесный калейдоскоп оснащен одним или несколькими колесами в конце смотровой трубы. В колесах расположены кусочки стекла, полупрозрачные породы, такие как агаты, прессованные цветы, бисер, драгоценные камни или другие предметы. Чтобы сменить узор в колесном калейдоскопе достаточно лишь повернуть колесо (рисунок 5).
Рисунок 5 - Колесный калейдоскоп
4. Содержимое камеры может изменяться, и есть возможность экспериментировать с собственным набором цветов и объектов.
Рисунок 6 - Многоразовый калейдоскоп со съемной камерой
5. Телейдоскоп использует зеркала и линзы таким образом, чтобы все рассматриваемые изображения только многократно умножались. [2]
Рисунок 7- Телейдоскоп
Глава 2. Изготовление калейдоскопа
2.1. Описание и чертёж изделия
Берётся трубка из плотного картона, в неё помещаются 3 зеркальные пластинки под углом в 60°, между ними кладутся цветные стёкла и калейдоскоп закрывается прозрачными крышечками. (Рисунок 8) [3; 4].
Рисунок 8- Чертёж
2.3 Технологическая карта на изготовление калейдоскопа
Нами была разработана технологическая карта изготовления калейдоскопа, которая представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Технологическая карта
|
№ п/п |
Наименование операций, переходов |
Фото операций |
Инструменты, материалы. |
|
1 |
Что нам понадобится для того, чтобы сделать калейдоскоп. |
Банка из-под картофельных чипсов, шило, ножницы, скотч, коробка из-под сока, карандаш с линейкой, прозрачная пленка и цветные кусочки (стёклышки, бисер, пуговки и т.д.). |
|
|
2 |
Сначала вырезаем три полосы из коробки из-под сока длиной на 1-2 см короче трубы калейдоскопа. В нашем случае это 6,5 см х 20,5 см. |
Коробка из-под сока, карандаш, линейка, ножницы. |
|
|
3 |
Затем просто сгибаем полосы и склеиваем их скотчем, и наша полая призма готова. Помещаем получившуюся призму в трубу калейдоскопа. |
Скотч, полосы, труба калейдоскопа. |
|
|
4 |
Теперь нам нужно сделать отверстие в центре нижней части банки при помощи шила и расширить его до 1,5 см в диаметре толстой отверткой или чем-нибудь другим, подходящим для этих целей. Это будет глазок калейдоскопа, важно, чтобы не было острых краев! Кстати, уже проявляется зеркальность. Сколько отверстий вы здесь видите? |
Банка калейдоскопа, шило, толстая отвёртка. |
|
|
5 |
Вырезаем прозрачный диск из пластмассы и кладём его на призму, которая находится в банке. |
Пластмасса, ножницы. |
|
|
6 |
Выходим на финишную прямую! Помещаем цветные кусочки на призму с пленкой. Теперь мы прикладываем вощёную бумагу к крышке. Закрываем этой крышкой наш калейдоскоп и прибор готов! |
Цветные кусочки, вощёная бумага, крышка. |
|
|
7 |
Осталось лишь украсить наш калейдоскоп. |
Цветная бумага, ножницы, скотч. |
Вот какие узоры у нас получились (рисунок8):
Рисунок 8 - Узоры
Заключение
Чтобы наслаждаться увлекательным, никогда не повторяющимся зрелищем можно не только купить калейдоскоп, но и сделать самому! Многие из нас очень любознательны – всё интересно, всё хочется потрогать, изучить свойства и принцип действия объекта. Знания к нам приходят через глаза и уши. Но я доказал, что знания приходят и через руки! Подтвердилась древняя народная мудрость: «Скажи мне – и я забуду, покажи мне – и я запомню, дай мне сделать самому и я научусь.
Много веков назад устройство для получения симметричных красивых картинок назвали калейдоскопом. Теперь для меня не тайна, что это получается с помощью зеркал. Я изучил и проанализировал литературу, нашёл много информации по темам «Калейдоскопы», «Зеркала» и изучил принцип действия калейдоскопа, ознакомился с устройством калейдоскопа. Затем я подготовил материалы и изготовил калейдоскоп. С помощью руководителя создана «Технологическая карта изготовления изделия».
Мою работу можно использовать в качестве дополнительной материала при изучении раздела физики «Оптика».
Калейдоскоп для меня стал предметом любознательности, а сделанный своими руками - предметом гордости! Я подарю этот необычный подарок своему брату на Новый год, и я думаю, что он очень удивится. Я уже испробовал этот интересный прибор на себе, советую и вам сделать, ведь калейдоскоп не очень сложен в создании, и так интересен на практике!
Список использованных источников и литературы
-
http://kalser.ru/experiences/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B-%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9%D0%B4%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF
-
http://www.rowles.ca/art.php?artist=164&art=1712
3.Тарасов Б. В. Самоделки школьника. - М.: Просвещение, 1977. – С. 39-42.4. Рабиза Ф. Коллекция ускользающих узоров. Большой калейдоскоп // Наука и жизнь. - 1999. - №11. – Режим доступа: http://www.nkj.ru/archive/articles/9935/
5. http://www.class-fizika.narod.ru/caled1.htm
12