Исследовательская работа на тему: "Калейдоскоп- маленькое чудо"

Автор: Коршунова Елена Геннадьевна

Дата публикации: 31.03.2016

Номер материала: 1746

Прочие методические материалы
Физика
4 Класс

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 22

Исследовательская работа

Калейдоскоп – маленькое чудо

Выполнила: Муравьёва Наталья 4-а класс

Руководители: Коршунова Е.Г. – учитель

   Муравьёва Е.А., Муравьёв В.Ю. –родители

г. Ковров

2016 г.

Содержание

1. Введение

с.4

2. Теоретическая часть

  • История калейдоскопа
  • Устройство калейдоскопа
  • Калейдоскоп-доктор

с.5-6

3. Практическая часть

с.7

4. Заключение

с.8

5. Приложение №1 Фотографии

с.9-14

6. Список литературы

с.15

Объект исследования: физическое явление калейдоскопа

Предмет исследования: устройство калейдоскопа

Цель исследования:

     1. Формирование знаний об устройстве калейдоскопа

     2. Изготовление калейдоскопа в домашних условиях

Гипотеза: 

Если знать устройство калейдоскопа, то его возможно изготовить в домашних условиях.

Задачи исследования:

  1. Изучить историю возникновения калейдоскопа.
  2. Узнать схему устройства калейдоскопа.
  3. Изготовить калейдоскоп в домашних условиях.

Методы исследования:

  1. моделирование (создание действующей модели)
  2. наблюдение
  3. эксперимент
  4. анализ проделанной работы

Введение

Однажды  в библиотеке мне попалась на глаза энциклопедию серии «РОСМЭН» «Открытия и изобретения» и один раздел меня очень заинтересовал. Это глава «Игрушки-изобретения», в ней рассказывалась история изобретения калейдоскопа. В голове закружились вопросы: так что же такое калейдоскоп? Как он устроен? Как в такой маленькой трубке получаются удивительной красоты узоры? Возможно ли  самим изготовить калейдоскоп?

Мама рассказала, что в советское время калейдоскоп был излюбленной игрушкой всех ребят. В детстве у меня тоже был калейдоскоп, но к сожалению, он быстро сломался, и узоры в нём были не очень чёткие и яркие. Было  решено  посетить магазины игрушек и посмотреть какие виды калейдоскопов можно сейчас приобрести.

Найти хороший калейдоскоп, как был у мамы в детстве,  к сожалению, не смогли. Во многих магазинах они просто отсутствовали. А в тех, которые  смогли отыскать, на дне были бусинки и различные обрезки пластмассы, изображение в них тоже было нечёткое и размытое. Но  всё равно было приобретено 2 калейдоскопа для примера.

 И тогда было решено  провести исследование и попробовать изготовить калейдоскоп в домашних условиях

Теоретическая часть

История калейдоскопа

Калейдоскоп был известен ещё с давних времен. В древнем Египте известен прообраз калейдоскопа. Египтяне с восхищением наблюдали за симметричными фигурами, возникающими во время движений танцоров между расставленными по кругу отшлифованными плитами известняка.

(рис. 1)

И только через много веков устройство для получения симметричных картинок с помощью зеркал назвали калейдоскопом. Название свое «калейдоскоп» получил от греческого kalos - красивый, eidos - вид и skopeo - смотрю, наблюдаю.

В России калейдоскоп появился в конце 18 века и изобрел его великий русский ученый М.В. Ломоносов, который восхищался красотой стекла и изучал различные способы его применения. К сожалению, изобретение Ломоносова не было запатентовано, т.к. закон о патентах был принят в России только в 1812 году. (рис. 2)

Считается, что калейдоскоп изобрел шотландский физик Дэвид Брюстер. (рис. 3) В 1816 году он запатентовал свой калейдоскоп. Во время своих экспериментов со светом Брюстер обратил внимание, что осколки стекла, помещенные в трубу с зеркалами, создают чудесные симметричные узоры, отражаясь в зеркалах. Узор менялся в зависимости от того, под каким углом зеркала располагались друг к другу, а также от того, какое количество зеркал использовалось. Калейдоскоп Дэвида Брюстера принёс своему автору славу, но и только. Патент был оформлен слишком поздно, и за это время многие предприимчивые дельцы успели не только по достоинству оценить изобретение, но и перехватить эту новую потрясающую идею. Вскоре в магазинах всей страны появились эти простые по исполнению, но, на тот момент, совершенно оригинальные игрушки. Так калейдоскоп из научного прибора превратился в занимательную игрушку. (рис. 4)

Устройство калейдоскопа

Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения  света от  плоских зеркал, образующих между собой угол. Внутри цилиндрической трубки, параллельно её оси, расположены как минимум две зеркальные пластины, обращенные отражающими поверхностями друг к другу.

Внутри калейдоскопа может стоять  от  2-3-х  до

 4-х  или более зеркал. 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. Внутри трубки между зеркалами помещают  хотя бы несколько кусочков цветного стекла.
Желательно, чтобы предметы, которыми заполняется калейдоскоп для создания узоров,   были бы  разными по величине и по весу. Кроме стеклышек  в качестве дополнительных компонентов используют  металл, пластик,  бисер, камни, перламутр, перышки и др. Один конец трубки закрыт матовым стеклом, а с другого конца отверстие малого диаметра  закрыто прозрачным стеклом.  Повернув прибор матовым стеклом к свету,  можно видеть через прозрачное стекло симметрично расположенные, красивые цветные узоры, форма которых меняется при вращении калейдоскопа. Узоры в калейдоскопе  практически никогда не повторяются.

Изучив устройство калейдоскопа (рис.5), было решено  попробовать изготовить калейдоскоп в домашних условиях.

Калейдоскоп-доктор

Калейдоскоп — это источник вдохновения. Когда видишь бесконечно складывающиеся узоры, понимаешь, что мир безграничен, как безгранична человеческая фантазия.Калейдоскоп — это генератор положительного поля. Он способен создать настроение, разогнать тоску, улучшить самочувствие. 15 минут рассматривания картинок калейдоскопа сравнимы с 5 минутами здорового смеха.
Калейдоскоп — это домашний терапевт. Он помогает снять усталость зрительного нерва, что особенно важно в современном мире компьютеров и электроники. А еще он улучшает тонус при болезни и ускоряет процесс выздоровления
Люди, взявшие его в руки, не расстаются с ним. 25 узорообразующих элементов не повторяются в течение 500 млн. лет.

Практическая часть

Для изготовления калейдоскопа нам потребуется (рис. 6, 7):

- бумажная труба;

- 3 прямоугольных зеркала;

- 2 прозрачных стекла или пластика;

- 1 матовое стекло;

- различный наполнитель (стеклышки, бусины);

- самоклеящаяся бумага и другой декор.

Для начала нам нужно изготовить трехгранную зеркальную призму. Для этого возьмём 3 прямоугольных зеркала и склеим их. Для наилучшего отражения желательно грани сточить под углом в 45 градусов, но так как дома такой возможности не было, мы просто склеили зеркальные прямоугольники.

Затем призму помещаем в бумажную трубу. Если образовалось свободное пространство между трубой и призмой, то его можно заполнить каким-либо уплотнителем (обернуть призму) (рис. 8)

Закрываем призму прозрачным стеклом или пластиком, не доходя до края 1,5 – 2 см. (рис. 8)

В образовавшуюся узорную камеру засыпаем наполнитель (стеклышки, бусинки) (рис. 9)

Закрываем матовым стеклом или пластиком (рис. 10)

С другой стороны калейдоскопа делаем смотровое отверстие. Сначала призму закрываем прозрачным стеклом или пластиком, а потом вырезаем круг из картона с отверстием в центре. Мы пошли немного другим путём и подобрали колпачок, подходящего диаметра (рис.11)

Для удобства на края надели фиксирующие крышки (рис. 12)

Обклеиваем калейдоскоп самоклеящейся бумагой и украшаем. (рис. 13)

Заключение

Таким образом, результате выполненного исследования было выяснено, что действие калейдоскопа основано на законах физики.

Для себя я открыла, что при угле между отражающими панелями в 45 градусов будет 8 изображений. Калейдоскоп можно изготовить самому, а подобрав наполнитель для узорной камеры калейдоскопа, можно создавать свою неповторимую коллекцию узоров.

Я выполнила поставленную перед собой цель: смогла изготовить калейдоскоп в домашних условиях.

Приложение №1

 

Рисунок 1                                                        Рисунок 2Dancing_in_circleC:\Users\Алексей\Desktop\калейдоскоп (2)\lomonosov.jpg

Рисунок 3                                                Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Рисунок 9

Рисунок 10

Рисунок 11

                             

Рисунок 12

Рисунок 13  

                                             

Рисунок 14

                       

Список литературы.

  1. Перельман Я. И. Занимательная физика. – М.: АО «Столетие», 1994
  2. Петров П. Игрушка для взрослых //Юный техник. – 1980. - № 11. – http://igrushka.kz/phpBB2/viewtopic.php?p=8196
  3. Рабиза Ф.  Коллекция ускользающих узоров. Большой калейдоскоп // Наука и жизнь. - 1999. - №11. –http://www.nkj.ru/archive/articles/9935/
  4. Энциклопедия «Открытия и изобретения» М.: «Росмэн», 2015
  5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Калейдоскоп