Творческая работа учащихся "Зазеркалье"

Школьная конференция обучающихся муниципальных

образовательных учреждений «Шаги в науку»

Научное общество учащихся «Эврика» БОУ «Гимназия №159»

Научное направление «Физика»

«Зазеркалье»

Омск, 2013

Оглавление:

1. Введение……………………………………………………………………………………..3
2. История……………………………………………………………………………………....4
3. Устройство калейдоскопа…………………………………………………………………..6
4. Виды калейдоскопов………………………………………………………………………..7
5. Ещё немного о разных типах калейдоскопа………………………………………………8
6. Практическая часть………………………………………………………………………..10
7. Самый большой калейдоскоп в мире…………………………………………………….11
8. Полезное использование калейдоскопов……………………………………………...…12
9. Вывод………………………………………………………………………………………13
10. Библиографический список………………………………………………………………14
11. Приложения………………………………………………………………………………..15

10.1. Приложение 1. Первый калейдоскоп…………………………………………………..15

10.2. Приложение 2. Устройство калейдоскопа……………………………………………..16

10.3. Приложение 3. Калейдоскопы «Орнаменты Уильяма Морриса»……………………16

10.4. Приложение 4. Калейдоскоп «Гауди»………………………………………………….17

10.5. Приложение 5. Калейдоскоп «Рыбы»………………………………………………..…17

10.6. Приложение 6. Самый большой в мире калейдоскоп снаружи………………………18

7.  Приложение 7. Внутри самого большого в мире калейдоскопа……………….……..18

1. Введение

Калейдоскоп событий, калейдоскоп истории, события крутятся как в калейдоскопе. Такие привычные клише. А ведь в детстве при слове калейдоскоп возникала лишь одна простая ассоциация – игрушка. Вообще детские игрушки очень часто скрывают за собой долгую интересную историю, иногда игрушки становятся увлечением всей жизни. Взрослые нередко перенимают свои увлечения у детей.

Проблема: Как устроен калейдоскоп?

Актуальность: калейдоскоп – занимательная игрушка, которая нравится всем людям, независимо от возраста уже на протяжении долгого времени.

Цель исследования: узнать, как получаются такие красивые и сложные узоры

Гипотеза: изображения в калейдоскопе получаются благодаря зеркалам, в которых отражаются элементы разных цветов, создавая тем самым симметричные узоры различных форм и сочетаний.

Задачи исследования:

1. изучить историю создания калейдоскопа
2. узнать, как и где можно использовать калейдоскоп
3. разобраться в строении калейдоскопа
4. сделать свой уникальный калейдоскоп

2. История

Прибор был известен ещё в Древней Греции.

Эту яркую, вроде бы простую, но завораживающую детскую игрушку придумал в 1816 году шотландский физик Сэр Давид Брюстер (приложение 1). Брюстер с самого детства интересовался свойствами стекла и света. В 10 лет он построил свой первый телескоп. Потом были годы учения в Университете Эдинбурга (кстати, Брюстер был вундеркиндом, студентом он стал в 12 лет), изучение оптики и физики света, множество научных открытий. Интересно, что Брюстер, человек поистине многогранный, едва не стал проповедником: помешала лишь природная скромность. Выйдя на кафедру в первый раз, Брюстер буквально потерял голос и уже никогда не решился читать проповеди. Современники писали, что тот день был горем для Церкви и счастьем для науки. Наука действительно приобрела гения. Однако Брюстер – изобретатель двояковыпуклого стереоскопа, полигональных зеркал, поляриметра и конструктор линз для маяков - по иронии судьбы обрел славу через простую, казалось бы, детскую игрушку. Калейдоскоп принес Брюстеру славу первооткрывателя, но не принес ни копейки денег. Патент оформляли как-то слишком нерасторопно, и предприимчивые дельцы быстро освоили технологию и простые по своему исполнению игрушки появились во всех магазинах.

Изобретение Брюстера «раскрасило» жизнь – представители всех классов и сословий, независимо от возраста радостно наблюдали за причудливыми узорами, которые никогда не повторялись. Говорят, что раньше Брюстера изобрели калейдоскопы в России. А сделал это никто иной, как Ломоносов, но Михайло Васильевичу не приходило в голову запатентовать «безделицу».

Еще немного истории. Настоящий триумф калейдоскопа состоялся в викторианскую эпоху. В то время новости разлетались по миру не так спешно как сейчас, и Америка заглянула в сказочное зеркало лишь в 1870 году. Тут надо отдать должное Чарльзу Бушу, который сделал первый «кабинетный калейдоскоп»: труба из черного плотного картона, с бронзовым поворотным колечком на конце, подвижно закрепленная на красивой деревянной подставке. До сих пор, калейдоскоп Буша – огромная ценность даже для искушенного коллекционера. Известна история, как один богач заказал калейдоскоп, в котором вместо стекол узоры слагались из драгоценных камней. Стоил этот калейдоскоп баснословных денег.

В энциклопедии Ф. А. Брокгауза и И. А. Евфрона находим информацию, что благодаря красивости узоров калейдоскопа его хотели использовать для составления орнаментов, однако он в этом оказался мало полезен. Пользу в этом качестве он стал приносить только тогда, когда появился фотоаппарат, который зафиксировал отдельные узоры из непрерывно меняющегося потока ярких картин внутри трубки с зеркалами.

Несмотря на незатейливость игрушки, многие изобретатели до сих пор ее усовершенствуют, внося в простую конструкцию что-то свое. Российские изобретатели также запатентовали ряд изобретений в области созданий калейдоскопов. Пик их активности приходится на 1960-1970-е годы, когда были запатентованы несколько десятков усовершенствованных приборов.

За рубежом изготовление калейдоскопов превратилось в самостоятельный вид искусства. В 1986 году было создано общество любителей калейдоскопов «Brewster Kaleidoscope Society». В России похожей организации пока нет.

В России существует несколько небольших предприятий, выпускающих калейдоскопы. 

3. Устройство калейдоскопа

После того, как мы узнали об истории создания калейдоскопа, интересно узнать: а как же устроен этот прибор? Что находится внутри него, раз позволяет видеть такое многообразие всевозможных чудесных узоров, которые при этом никогда не повторяются? И это лишь часть вопросов, возникающих, как только к нам в руки попадает калейдоскоп.

Калейдоско́п  — оптический прибор-игрушка, чаще всего в виде трубки, содержащей внутри три (иногда два или более трёх) продольных, сложенных под углом зеркальных стекла; при поворачивании трубки вокруг продольной оси цветные элементы, находящиеся между зеркалами, отражаются и создают меняющиеся симметричные узоры. Различное взаимное расположение зеркал позволяет получить разное количество дублированных изображений: 45° — 8, 60° — 6, 90° — 4(приложение2).

4. Виды калейдоскопов

Чаще всего, пожалуй, мы знакомы с калейдоскопом, как с пластмассовой или металлической трубкой с ободом на конце. Но на самом деле форм и видов калейдоскопов множество, некоторые из них – настоящие произведения искусства.

Сегодня существует несколько основных разновидностей калейдоскопов.

1. Классический калейдоскоп подразумевает наличие разноцветной засыпки, которая перемещается при вращении корпуса калейдоскоп вокруг своей оси.
2. Гелевые (или масляные) калейдоскопы существуют в нескольких вариантах исполнения. Объединяет их все наличие гелеобразного вещества, в котором присутствует разноцветная засыпка, иногда в виде бисера, цветных стекол, фигурных элементов из фольги и других материалов. В них перед глазами возникает эффект движения благодаря перетеканию гелевого раствора с разноцветной засыпкой, который отражается в системе зеркал.
3. Калейдоскоп с вращающимися кольцами больше известен в странах Востока, чем в России. Традиционная оптическая схема из трех зеркал внутри отражает узоры, которые создаются вращением одного или двух колец на торце трубки.
4. Талейдоскопы (или теледоскопы) – изделия с традиционной оптической схемой, не имеющие внутри цветной засыпки. Их секрет кроется в другом: узоры создаются из отражения частичек окружающего нас мира. Фрагмент изображения, на который направлена труба талейдоскопа, увеличивается благодаря линзе и многократно отражается от зеркальной внутренней призмы. Внутри талейдоскопа привычное нам окружение трансформируется в необыкновенный мир.

5. Ещё немного о разных типах калейдоскопов

1. Картонные калейдоскопы

На сегодняшний день получили распространение типы калейдоскопов, материал изготовления которых - очень качественный, твердый, многослойный картон.
Один из подтипов - однотонный калейдоскоп. Он представляет собой калейдоскоп, выполненный из одноцветного картона, при этом существует возможность нанесения больших фрагментов текста, логотипа или изображения. Такие калейдоскопы очень хорошо подойдут для большого рекламного события либо проводимых акций, послужив в качестве подарка/сувенира.

Ко второму типу относится разноцветный калейдоскоп. Такие калейдоскопы выполняются из цветного картона, имеют яркий орнамент. Они идеально подходят для веселых корпоративных подарков, либо подарков детям.

2. Пластмассовые калейдоскопы

Еще одним типом калейдоскопов является пластмассовый калейдоскоп. Каждый такой калейдоскоп, как может стать понятно из названия, создается из пластмассовой трубы, имеющей красивый рисунок снаружи, а также яркие кристаллы внутри. Калейдоскопы, на которые нанесены мультяшные изображения, либо окраска из смешанных цветов, снаружи являются очень интересной и любопытной игрушкой для детей. Так, на калейдоскоп можно подобрать и нанести любой рисунок для печати, который будет напечатан на трубе калейдоскопа.

3. Калейдоскопы «Орнаменты Уильяма Морриса», «Гауди» и «Рыбы»

Продолжая рассказывать об уникальных и неповторимых калейдоскопах, хочется сказать и о работах, которые без всякого преувеличения можно назвать шедеврами.

Первый из них - это калейдоскоп "Орнаменты Морриса", который является репродукцией орнаментов Морриса. Он выполнен из кракелюры, лака, дерева, зеркал, металла, стекла, акрил. Его размер достигает 26 см в длину, а диаметр – 6 см (приложение 3).

Другим настоящим шедевром является калейдоскоп "Гауди". Во время его создания можно отметить использование ручной росписи, печати, темперы, акрила, лака, зеркал, стекла, фактурного рисунка, фьюзинга. Этот калейдоскоп создан под впечатлением от знаменитого архитектурного наследия, которое осталось нам от эпохи модерна, в котором блистал испанский архитектор Антонио Гауди (приложение 4).

Наконец, еще одним неповторимым калейдоскопом является творение под названием "Рыбы". Здесь отметим использование печати, кракелюрного лака, металла, лака, зеркал, стекла, пробки (приложение 5).

6. Практическая часть

Узнав так много о таком занимательном предмете,  как калейдоскоп, мы решили попробовать сделать свой собственный.  Для этого мы использовали тубус, бисер, зеркала  и цветную бумагу.

В процессе использования калейдоскопа мы заметили, что после некоторого времени просмотра картинок устают глаза, и решили узнать, почему так происходит.

Так мы узнали о таком явлении, как аккомодация. Аккомодация – это способность ясно видеть предметы, находящиеся на различных расстояниях от глаза.  Если аккомодация максимально расслаблена , зрение установлено на дальнейшую точку ясного зрения, при постепенном напряжении аккомодации, до ходя до максимума, глаз устанавливается на ближайшей точке ясного зрения.  Отсюда – усталость глаза.

Чтобы исправить этот недочет, необходимо удлинить корпус калейдоскопа, сделав расстояние от глаза до картинки большим (примерно 25-30см)

7. Самый большой калейдоскоп в мире

Самый большой в мире калейдоскоп построили в Японии в 2005 году. Его длина составляет в общей сложности 13 метров. Калейдоскоп имеет высоту 3,5 метра, поэтому в не можно не только заглянуть, но и зайти внутрь и наблюдать калейдоскопические образы изнутри (приложения 5,6). Его поместили в 47-метровую «Башню Земли». С самого верха башни стекает вода, образующая различные узоры, в зависимости от направления солнечных лучей. В местах соединения стен башни выходили струи воздуха, имитирующие ветер. В павильоне раздавались мелодичные звуки, которые исходили от трех ветряных мельниц, установленных рядом с башней.

Проект получил название Space Walk. В

8. Полезное использование калейдоскопов

Калейдоскоп не просто игрушка. Чем больше мы узнавали о нем, тем больше понимали, что калейдоскоп это философия. Да-да, именно так. Калейдоскоп, как только появился, стал служить людям не только как бесполезное развлечение, но и нашел свое использование в лечебных целях (сейчас это называется калейдотерапия). В числе прочего, калейдоскоп используется как инструмент цветотерапии (хромотерапия, цветостимуляция). Самым легко заметным эффектом является улучшение настроения. Кроме того, когда человек рассматривает изменяющиеся узоры, он отвлекается от забот, при этом одновременно расслабляет и успокаивает нервную систему. Медицина доказала, что 15 минут разглядывания картинок в калейдоскопе оказывают релаксирующее действие, которое можно сравнить разве что с 5 минутами здорового смеха. Если одновременно применять и аромотерапию, а также расслабляющую музыку, то можно значительно усилить эффект. 
Говорят, что калейдоскоп вдохновляет ум и пробуждает сердце. Существуют даже целые направления медитации с калейдоскопом, люди медитируют, разглядывая узоры.

Для перегруженного компьютером и телевизором глаза современного человека требуется отдых. Если его не обеспечивать, то можно не только ощутить дискомфорт, но и к получить серьезные заболевания глаз. Калейдоскоп в роли тренажера для глаз может реально помочь человеку. Ведь им с успехом заменяются известные упражнения для мышц глаза, при которых поочередно смотрят сначала на удаленные, а затем на близко расположенные предметы. 

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.

9. Вывод

Несмотря на всю незатейливость, калейдоскоп не просто игрушка. Он расслабляет, вдохновляет и даже лечит. Также он может стать прекрасным подарком. Сегодня подарить подарок – это освоить целое искусство. Совершенно точно можно утверждать, что универсальный сувенир в любой ситуации - это калейдоскоп.Таким подарком можно заинтересовать людей любого возраста, он подойдёт людям разных характеров. Распространенными ныне цветными калейдоскопами можно раскрасить повседневную жизнь человека яркими красками и прекрасными неповторимыми узорами, которые завораживают, бесперебойно и бесконечно меняясь. Люди, которые взяли калейдоскоп в руки, уже с ним не расстаются. 25 узорообразующих элементов не повторяются в течение 500 миллионов лет!

10. Библиографический список

Глюк И. И все это делают зеркала

Иванов Б. Энциклопедия юного мастера

Калейдоскоп, оптический прибор // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Новый энциклопедический словарь, СПб., 1913. Т. 20. С. 469.

Описание оптических увеселительных приборов. СПб., 1861. С. 64-66.

Перельман Я. И. Занимательная физика. М., 1986, с. 142-143.

Тарасов Б. В. Самоделки школьника.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7