Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя школа «Земля родная»
ШКОЛЬНАЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ
«Первые шаги - 2016»
Проектная работа
Тема: «Калейдоскоп»
Выполнил:
Рыбачек Степан
ученик 5А класса
МАОУ СОШ «Земля родная»
Руководитель:
Воронюк Елена Васильевна
Новый Уренгой
2016
Содержание
Введение………………………………………………………………………….2
Глава 1. Калейдоскоп – игрушка или прибор?
История калейдоскопа………………………………………………….3
Принцип действия калейдоскопа……………………………………. 5
Интересные факты………………………………………………………6
Глава 2. Результаты проекта…………………………………………………….7
Заключение…………………………………………………………………..…..8
Источники …………………………………………………………………..…. 9
Приложение………………………………………………………………….10-11
Введение
У каждого в детстве была замечательная игрушка – калейдоскоп. Переливающиеся узоры завораживают, можно было часами сидеть и рассматривать их. Но наступал момент, когда очень хотелось узнать – а как они образуются? Разбираешь игрушку и … полное разочарование. Не ясно, не понятно, не интересно…
На уроках физики мы выучили законы света: прямолинейного распространения света, закон отражения и закон преломления. Со своим учителем физики решили изготовить простые оптические приборы, работающие на основе законов света. Это устройства, позволяющее проводить наблюдения, получать изображения, развлекать детишек.
Мне стало очень интересно, как устроен калейдоскоп, и могу ли я сделать его сам?
Актуальность данной работы – любознательному человеку всегда интересно знать, как что устроено и почему определенные явления происходят именно так.
Целью моего проекта явилось изготовление калейдоскопа.
Задачи проекта:
изучить литературу по теме;
узнать историю возникновения калейдоскопа;
изучить принцип действия калейдоскопа;
сформулировать рекомендации для желающих изготовить калейдоскоп;
изготовить калейдоскоп.
Лишь сделаю рукой движенье —
И новое в глазах явленье!
Глава 1. Калейдоскоп игрушка или прибор?
История калейдоскопа
Калейдоскоп был изобретен в 1817 году шотландским физиком Давидом Брюстером (1781-1868) и в начале своего существования не считался игрушкой.
Калейдоскопом сразу увлеклась вся Западная Европа. Быстро о нем узнали и в России. А когда его превратили в игрушку для детей, взрослые как-то к нему охладели. Детей же больше интересовали не красивые узоры, а вопрос: «Что там внутри?» И обычно, чтобы удовлетворить свое любопытство, калейдоскоп вскрывали, разбирали и разочарованные неприглядными осколками выбрасывали их…
На международной выставке в Париже в 1900 году Российской империей был выстроен павильон, получивший название «Дворец миражей». Небольшой зал состоял из шести зеркальных стен, в местах соединения которых размещались на вращающихся подставках тропические растения, колонна восточного храма или фрагмент колоннады знаменитой «Альгамбры» из Испании. По мере поворота подставок посетитель ощущал себя внутри храма или восточного дворца, а то и в тропическом лесу. Зеркальный зал становился огромным и наполнялся толпой, так как посетитель и фрагменты убранства отражались в стенах более 450 раз.
На протяжении 2-х недель в мае 2005 года посетители парка «Максимилиан» города Хамм
в Германии могли в буквальном смысле заглянуть в трубу.
20 огромных калейдоскопов с разноцветными внутренними емкостями и различными принципами функционирования позволили посетителям окунуться в причудливый мир фантазии. Калейдоскопы разработал боннский промышленный дизайнер Р. Рау. (рис.1.)
Каждая картинка в калейдоскопе, в своем роде неповторимая и мимолетная, завораживала и детей и взрослых. Уже один только легкий поворот габаритной трубы длиной до 2 м разрушал видимую картинку навсегда – и тут же создавал совершенно новую и неповторимую.
Оригинальный вариант калейдоскопа был внедрен инженером-изобретателем К. Петкунасом на ковровой фабрике. В нем узоры могли создаваться не только прозрачными цветными кусочками стекла, но и мелкими камешками, цепочками, кольцами и т. п. Для этого конец трубки был сделан из прозрачного органического стекла, а ее торец закрыт непрозрачным кружком. Мелкие предметы для создания узоров теперь освещались только боковым светом и хорошо отражались зеркалами трехгранной призмы. Узоры получались еще разнообразнее и оригинальнее
[pic]
Рис. 1 Калейдоскоп Р.Рау.
На всемирной выставке «Экспо -2005» был представлен публике грандиозный оптический аттракцион: самый большой из когда-либо сделанных калейдоскопов был построен в виде огромной башни высотой 47 метров. (рис.2).
[pic]
Рис. 2 Калейдоскоп на Экспо-2005.
Зрители могли из вестибюля диаметром больше 40 метров наблюдать впечатляющие узоры на круглом потолке. По периметру башни были выставлены вкруговую три огромные зеркальные панели. Проникающие через окна башни солнечные лучи падали на вращающиеся большие колеса из цветного стекла и создавали постоянно обновляющиеся многоцветные картины.
Принцип действия калейдоскопа
Калейдоскоп в толковом словаре Даля назван «узорником». А далее описывается его устройство: «это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».
Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.
Изображение в плоском зеркале мнимое ("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено симметрично источнику относительно плоскости зеркала.
[pic]
Рис.3 Принцип отражения плоского зеркала.
[pic]
Рис.4. Угол падения равен углу отражения.
Большинство зеркал изготавливается из очень гладкого стекла, покрытого с обратной стороны тонким слоем хорошо отражающего металла, поэтому практически весь падающий на зеркало свет отражается в одном направлении. Любые другие гладкие поверхности (полированные, лакированные, спокойная водная поверхность) тоже могут дать зеркальное отражение. Если гладкая поверхность еще и прозрачная, то лишь небольшая часть света отразится, и изображение не будет столь ярким.
Внутри калейдоскоп может стоять от 2-3-х зеркал до 4-х или более. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений одного предмета: при углах между зеркалами в 45° — 8 изображений, при 60° — 6 изображений, при 90° — 4 изображения.
В качестве наполнителя используются бусинки, стеклышки, кусочки бумаги, перышки и т.д.. Узоры в калейдоскопе практически никогда не повторяются. Как сказано в известной книге Я.И. Перельмана, если у вас есть калейдоскоп с 20 стеклышками, и вы будете поворачивать его 10 раз в минуту, то вам понадобится 500 000 миллионов лет,
чтобы просмотреть все узоры.
Самая главная деталь калейдоскопа - трехгранная зеркальная призма. Если нет зеркала, то можно использовать обычные стекла, окрашенные с одной стороны черной краской, в таком случае окрашенная сторона должна быть снаружи. Грани призмы необходимо закрепить. Затем призму помещают в цилиндр. Концы цилиндра закрывают, с одной стороны – это матовое стекло, с другой стороны – прозрачное. Откуда же берутся узоры?! Между стеклами необходимо разместить «узорную камеру», именно туда помещаются бусины и стекляшки, которые многократно отражаясь, дают неповторимые узоры.
Интересные факты
Калейдоскоп используется художниками для создания различных узоров, например – для обоев, ткани, ювелирных украшений и т.д.
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. Сейчас в Америке и Европе такой метод лечения уже не является экзотическим.
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.
Глава 2. Результаты работы
Для изготовления своего калейдоскопа я взял:
Пластик зеркальный с папиной работы,
Туба картонная из под детского новогоднего подарка
Оргстекло прозрачное, и наждачная бумага чтобы матировать оргстекло
И еще черный пластик.
Вырезали звездочки из цветной бумаги.
Собранную призму из пластика поместили в картонный цилиндр.
Схема сборки:
[pic]
Так как туба у нас оказалась слишком длинной, мы часть отпилили с помощью ножовки. С другой стороны дрелью просверлили смотровое отверстие. Вырезали черный диск со смотровым отверстием и вставили его внутрь тубы. Вырезали три зеркальных кусочка пластика и собирали призму. Собранную призму помемтили в картонную тубу. Для изготовления узорной камеры установили за призмой круг из прозрачного стекла. Потом изготовили тонкое кольцо и установили за прозрачным стеклом. Вырезали из бумаги любые геометрические фигурки и засыпали их внутрь этого кольца. И последний шаг – установили матированное стекло.
Готово!!!
Заключение
Захватывающая игра света и формы, никогда не повторяющиеся орнаменты, карнавал превращения одних узоров в другие – в простой конструкции калейдоскопа скрывается целая вселенная, которая не оставляет равнодушными ни детей, ни взрослых. Не забывайте и о пользе калейдоскопов! Эти простые приспособления развивают абстрактное мышление, творческий взгляд на мир и художественный вкус. Наблюдение сменяющих друг друга орнаментов снимает стресс и одновременно способствует концентрации внимания, что так важно для перегруженных информацией современных школьников. А тем, кто проводит много времени у компьютера и телевизора, калейдоскоп поможет уменьшить усталость зрительного нерва и тем самым сохранить зрение.
Калейдоскоп изначально был и остается оптическим прибором, основанным на принципах отражения плоского зеркала. При создании калейдоскопов мне пришлось воспользоваться математическими навыками – рассчитать углы между гранями, вписать призму в цилиндр и т.д. Это было интересно и познавательно.
Подобрав наполнитель для узорной камеры калейдоскопа, можно создавать свою неповторимую коллекцию узоров, используя эти мотивы в дальнейшем творчестве.
Источники
Зеркало/Википедия (электронный ресурс [link] Рис. 2 Призма в сборке.
[pic] Рис. 3. Узорная камера калейдоскопа.
12
