Kalejdoskop är fascinerande, oavsett om du har använt dem i flera år eller om det är din allra första gång. Oavsett hur ofta du använder dem, du kommer aldrig se exakt samma bild två gånger. iStockphoto/Thinkstock Kommer du ihåg första gången någon gav dig ett kalejdoskop och bjöd in dig att titta in? Du kanske har hört en skramlande längst ut på det färgglada pappröret när du lyfte det mot ögat som ett glasögon. Du kanske var skeptisk, men när du tittade in, du blev förvånad över färgens utbrott och invecklade design i andra änden. Oavsett hur länge du lekte med den fascinerande enheten, eller hur många gånger du vände eller skakade slutet, du har aldrig sett exakt samma mönster två gånger.
Generationer av människor under de senaste två århundradena har delat denna erfarenhet, men ingen har någonsin sett identiska bilder. Kanske är det en del av kalejdoskopets överklagande att en sådan lågteknologisk enhet kan skapa en oändlig mängd vacker-ibland hisnande konst. Men konsten varar bara några ögonblick innan den ersätts av nästa fantastiska bild.
Ordet kalejdoskop kommer från grekiska ord som betyder "vacker form att se". Vissa är så vackra och sällsynta att de har blivit uppskattade som samlarobjekt, ta med stora pengar på marknaden:En såld på ett auktionshus 2000 för över $ 75, 000 [källa:Kohler].
Trots vad du kanske trodde en gång, det är inte magi som skapar kalejdoskopets vackra former, utan snarare en samling speglar, vinklar och vanliga föremål som fungerar på ett mycket vetenskapligt sätt. På nästa sida, vi ska utforska mysteriet bakom dessa speglar och vackra former, och vi får se varför det inte finns något mysterium alls. Faktiskt, inom kort, du kan skapa ett kalejdoskop själv, att förvåna och glädja dina vänner.
Innehåll
På den mest grundläggande nivån, ett kalejdoskop består av två eller flera speglar eller reflekterande ytor placerade i en vinkel mot varandra, vanligtvis bildar en V-form eller en triangel. Ett rörhus - som ofta ser ut som ett glasögon - är kroppen som omger spegelaggregatet. En samling objekt placeras i ena änden av speglarna, och det finns ett ögonhål i andra änden.
Det du ser när du tittar genom det ögonhålet kommer aldrig att vara exakt samma två gånger! Medan behållaren som håller föremålen vanligtvis är lika stor som - eller större än - kalejdoskopröret, endast den del av föremålen som faller inom triangelns utrymme i objekthållaren reflekteras.
Tänk på en pizza skuren i klyftor. En enda skiva kan representera föremålen som visas i det vee-formade eller triangulära området i ett kalejdoskop. Dock, om du lägger den där pizza mellan två vinklade speglar, vad du skulle se skulle se ut som en hel pizza bestående av många reflektioner av den ena skivan, sida vid sida.
Grundläggande geometri berättar att en cirkel, som en komplett pizza, är 360 grader runt. Varje pizzaskiva eller triangel i kalejdoskopet är en del av det. Ju fetare kilen, ju bredare vinkeln är vid sin punkt; ju tunnare kilen är, desto mindre vinkel. Vinkelns storlek avgör hur många gånger den skivan reflekteras. Till exempel, om din skiva är en fjärdedel av hela pizzan, vinkeln är 90 grader. I ett kalejdoskop med två speglar, att pizzaskivan visas fyra gånger i bilden i slutet av kalejdoskopet. Om skivan är hälften så stor-en 45-graders vinkel-reflekteras den åtta gånger i bilden [källa:Kohler]. Ju mindre skivan, ju fler gånger det dyker upp.
Lyckligtvis, bilden i det genomsnittliga kalejdoskopet är mycket mer intressant än pizza. Även den enklaste samlingen av vanliga knappar, pärlor eller glasbitar förvandlas till en invecklad och vacker design när ett kalejdoskop gör sitt arbete. Detta beror delvis på symmetriprincipen. Om du drar en linje längs mitten av ett symmetriskt objekt, halvorna på vardera sidan av linjen är desamma. Vanligen, du skulle säga att de är spegelbilder av varandra. I ett kalejdoskop, varje upprepad bild är symmetrisk i förhållande till bilden bredvid den. Ju mer exakt speglarna eller reflekterande ytor är sammanfogade, desto mer exakt blir de resulterande symmetriska bilderna.
I ett kalejdoskop med två speglar, en 30-graders kil har 11 reflektioner [källa:Staub]. Om den ursprungliga kilen är högst upp (klockan 12 på en urtavla), reflektionerna till höger och vänster (klockan 11 och 1) är de första reflektionerna av originalbilden. Med tanke på hur ljuset träffar en spegel och reflekterar bort i samma vinkel, en blå pärla placerad vid den högra kanten av den ursprungliga kilen skulle visas i samma position på vänster kanter av den första uppsättningen av reflektioner. Reflektionerna klockan 10 och 2 är den andra uppsättningen reflektioner; den blå pärlan visas på de högra kanterna på dessa kilar.
Den tredje uppsättningen reflektioner (klockan 9 och 3) visar den blå pärlan tillbaka på vänster kant. Den blå pärlan visas på den högra kanten i den fjärde uppsättningen reflektioner (klockan 8 och 4). Och det visas på vänster kanter i den femte uppsättningen av reflektioner (klockan 7 och 5). Den sista reflektionen (klockan 6) visar pärlan igen på högerkanten. Hur objektreflektionerna rör sig från sida till sida och kombineras med andra i denna symmetriska dans bildar de mönster som gör kalejdoskop så härliga.
Tvåspegelkonstruktionen skapar en design av kilreflektioner som fyller 360 grader med en svart bakgrund. Tre eller fler speglar kommer att resultera i en design som fyller hela utrymmet med ännu mer invecklade geometriska mönster och deras till synes oändliga reflektioner. Till exempel, tre speglar skapar en serie komplexa triangulära reflektioner. Spegelvinkeln påverkar mönstret.
Eftersom föremålen i kalejdoskopet rör sig - vanligtvis efter att du skakat dem eller roterat objektbehållaren - ordnas de aldrig exakt på samma sätt en andra gång, och inga två mönster kommer någonsin att vara helt identiska.
Vill du veta hur den här geniala enheten kom till? Läs sedan vidare.
Berörd av en vinkelLjus som reflekteras från en spegel jämförs ofta med en studsande boll. Tänk dig att du tappar en boll rakt ner; det kommer att studsa rakt tillbaka på dig. Om du kastar bollen så att den träffar marken en liten bit framför dig, fastän, det kommer att studsa av marken i samma vinkel i motsatt riktning. Ljus beter sig på samma sätt. Med hjälp av denna princip, det skulle vara möjligt-om man ville-att i förväg bestämma vilken bild som ska visas när ett objekt reflekteras av en vinklad spegel.
David Brewster, en skotsk fysiker, patenterade kalejdoskopet 1817. Photos.com/Getty Images/Thinkstock Bevis visar att bitar av polerade obsidian (ett vulkaniskt glas) användes som speglar så länge som 8, 000 år sedan [källa:Enoch]. Speglar reflekterade solljus eller eld i tidiga fyrar, och det finns ett register över en möjlig optisk illusion av en gammal egyptisk trollkarl som involverar en spegel. Vid 1600 -talet, "Spegelsalen" - en utsmyckad korridor med 357 speglar - i slottet i Versailles blev en uppvisning av fransk ära. Speglar kan också ha hjälpt till att uppnå symmetri vid planering av prydnadsväxter, ett steg i riktning mot kalejdoskopet.
I början av 1800 -talet scenen var inställd för den här nya enheten som gjorde nyttiga speglar till roliga. I början av 1800 -talet, forskare utforskade begrepp om ljus och optik, samtidigt som förbättrad teknik också gjorde att medelklasserna kunde lägga mer tid och resurser på fritidsaktiviteter. Enheter som kallas filosofiska leksaker blev en form av nöjen som gjorde dubbel plikt genom att dela vetenskapliga framsteg samtidigt som de underhöll massorna.
År 1816, Skotten Dr David Brewster var den första som ordnade speglar och föremål i ett rör och kallade det ett kalejdoskop. Inte bara en leksak, enheten var också avsedd att användas av designers och konstnärer, som kan inspireras av de vackra mönster de kan skapa. Brewster patenterade sin uppfinning 1817.
Kalejdoskoptekniken gjorde sitt nästa steg framåt 1873. Det var då amerikanen Charles Bush patenterade flera förbättringar. Han lade till ett stativ som enkelt kan demonteras för bärbarhet och ett roterande hjul för att utöka sortimentet av möjliga konstruktioner. Kanske Bushs mest geniala framsteg, fastän, kom i form av speciella ampuller. Ett ampull är en liten, förseglad injektionsflaska av glas som ofta innehåller medicin. Små ampuller hade redan använts som föremål i vissa kalejdoskop. Bushs patentspecifika ampuller med "två eller flera vätskor med olika densitet eller karaktär, eller en vätska med en fast eller fast substans. "Bush skrev att vätskorna i ampullerna inte skulle kunna blandas och var och en skulle ha sin egen färg. Detta möjliggjorde ännu mer invecklade mönster [källa:Bush].
Underhållning drabbade high-tech big-time under nästa århundrade. Radio, film och tv sköt kalejdoskop främst i barns händer. Det är, tills en utställning i Marylands Strathmore Hall Arts Center 1985 innehöll mer än 100 kalejdoskop och väckte stort intresse. Inrättandet av Brewster Kaleidoscope Society för kalejdoskopentusiaster följde snart.
I dag, sällskapet listar cirka 125 kalejdoskopartister bland sina medlemmar. De gör livligt de filosofiska leksakerna till unik konst. På nästa sida, vi tar en titt på det stora utbudet av material och typer av kalejdoskop som finns tillgängliga idag. Du kommer att se att kalejdoskop har kommit långt på 200 år.
Filosofiska leksakerKalejdoskopet var inte den enda filosofiska leksaken som underhöll och upplyste människor på 1800 -talet. Några andra inkluderade:
[källa:Wade]
Läs mer
I dag, Dr. Brewsters uppfinning är tillgänglig i ett brett spektrum av priser-från en dollar eller så för billiga festgäster till tiotusentals dollar för handgjorda samlarföremål. Materialen som används för att göra kropparna varierar mycket därefter. Några vanliga material som används inkluderar kartong, trä, metaller (mässing är vanligt), glas (klart glas, målat glas med mera) och plast.
Du är nog mest bekant med det rörformade kalejdoskopet, som liknar ett spyglass eller teleskop. Dock, fatformar är också vanliga. Dessutom, vissa är koniska, och andra friformsdesigner trotsar beskrivningen. Vissa är utrustade med stativ och andra är handhållna. Du kan köpa ett miniatyrkalejdoskop till ett halsband eller ett dubbelsidigt kalejdoskop som låter dig och en vän se samma design från motsatta sidor.
När du tittar på ett kalejdoskop, det finns inget att säga vilka föremål som kan göra det slående mönstret du ser. Till och med tråkigt, vardagliga föremål kan bli spännande konst när de introduceras till ett kalejdoskop. Typiska föremål kan vara färgade glasbitar, pärlor, knappar, band bitar, ampuller (som beskrivits tidigare), konfetti, glitter, "hittade" föremål och naturliga föremål (som fjädrar eller blommor).
Några speciella kalejdoskop, kallas teleidoskop, inkluderar inte objekt alls. Du tittar genom klart glas i slutet av röret och ser en design skapad av reflektioner av din egen omgivning.
Objekthållare kan ha flera olika utföranden. De vanligaste är celler - tunn, runda lådor eller kammare som har tillräckligt med utrymme för föremålen att flytta. Ibland hänger föremålen i en vätska, men celler torkar också ofta. Objekthållare kan till och med vara rörformade. Vissa celler är inbyggda i kalejdoskopkroppen; andra är fästa på utsidan eller glider genom sidan. Vissa är till och med utbytbara, eller de öppnar, så att användaren kan lägga till olika objekt. Alla dessa måste vara gjorda av ett transparent material, som glas eller plast, så att användare kan se föremålen inuti. Det måste finnas någon ljuskälla för att belysa föremålen; ofta räcker det med solljus eller lampa bakom objekthållaren, men ibland är ett ljus inbyggt i enheten.
För att lägga till ännu mer variation, kalejdoskophantverkare kan införa bakgrunder i olika färger. Dessa kan vara utbytbara glas- eller plastskivor.
Spegelkonfigurationer i kalejdoskopet hjälper dig att avgöra vilket mönster du ser när du tittar genom ögonhålet. Två- och trespegels konstruktioner (vilket gör vee eller triangeln som beskrivits tidigare) är vanligast. Dock, kalejdoskopinnovatörer kan använda avsmalnande speglar istället för rektangulära, eller ett större antal speglar som är inriktade på otraditionella sätt, i jakten på ännu mer invecklade mönster. Till exempel, de kan vara 3-D eller paraplyformade.
Verkligen, de människor som skapar kalejdoskop begränsas bara av deras fantasi. Det finns så många möjliga kalejdoskopkonstruktioner som det finns mönster som skapats av kalejdoskop själva! Du, för, kan gå med i denna kreativa värld av kalejdoskopdesign. Läs vidare för att lära dig hur du gör din egen.
Nya användningsområden för en gammal enhetI uppfinningens anda som födde kalejdoskop, människor fortsätter att förbättra de tidiga designerna. Till exempel, 1971 beviljades ett patent för en kalejdoskop-leksak och samlare kan köpa en kalejdoskopfontän [källa:Perhacs]. En uppfinning som kallas en Iamascope är ett interaktivt kalejdoskop som tillåter användare att skapa designen med sina kroppar och projicera den på en skärm [källa:Fels]. Vissa förespråkar att använda kalejdoskop i meditation. En turkisk forskningsstudie fann till och med att när barn använde ett kalejdoskop, de kände minskad smärta under ett medicinskt ingrepp som kallas venepunktur [källa:Güdücü Tüfekci]. Vem vet vad som är nästa för dessa enheter?
Även om kalejdoskop kan vara utarbetade, samlarobjekt som kostar tusentals dollar, du kan göra din egen. Beroende på vad du har till hands, du kanske inte ens behöver spendera en krona för att göra det. Här är vad du behöver:
För att sätta ihop allt, Följ dessa steg:
Var inte rädd för att experimentera. Du kan upptäcka nästa fantastiska innovation inom kalejdoskopdesign. Som alla stora hantverkare, du är bara begränsad av din fantasi!
Besök länkarna på nästa sida för att lära dig mer om kalejdoskop och andra relaterade ämnen.
En simulator för kalejdoskopmönsterOm allt du verkligen vill göra är att göra de vackra symmetriska mönstren, inte bygga ett helt kalejdoskop, här är en genväg för dig:Kalejdoskopmålaren, skapad och programmerad av F. Permadi, låter dig skapa dessa fascinerande mönster på din datorskärm.
