Názov kaleidoskopu je odvodený z troch gréckych slov kalos – krása, eidos – forma a skopeō – pozorovať, znamená teda pozorovanie krásnych foriem. Vynašiel ho škótsky fyzik sir David Brewster v roku 1817.
Pôvodne ho navrhol ako nástroj na štúdium symetrie a optiky. Všimol si, že keď sa svetlo odráža medzi zrkadlami pod určitými uhlami, vznikajú krásne a opakovane symetrické obrazce.
Videonávod tohto experimentu, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Pomôcky
Plastová odpadová rúrka s priemerom asi 40 mm ukončená rozšírením, tenkostenné zrkadlo, rezačka na sklo, lepidlo, priehľadný plastový kryt, farebné priesvitné sklíčka (plastové kúsky), tvrdý papier, nožnice a lepiaca páska. Plastovú rúrku možno nahradiť papierovou rolkou z kuchynských utierok a zrkadlo tvrdým papierom a samolepiacou zrkadlovou fóliou.
Postup
Pripravíme si dve rúrky, jednu s dĺžkou 15 cm a priemerom 40 mm a druhú s dĺžkou 5 cm a s takým priemerom, aby sadla na vonkajší priemer dlhšej rúrky. Ak sme si vybrali plastovú odpadovú rúrku, tak väčšina z nich má na konci rozšírenú časť, aby sa rúrky dali napájať. V takom prípade dlhšiu časť odrežeme z rovnej časti rúrky a kratšiu z rozšírenej časti. Dva kusy tak do seba zapadnú. Keď máme iba rovný kus rúrky, kratší kus môžeme nahriať teplovzdušnou pištoľou a nasadiť na pôvodný, čím dosiahneme zväčšenie jeho priemeru. Potom si pripravíme zrkadlové plôšky. Odmeriame vnútorný polomer rúrky (R) a vypočítame stranu vpísaného trojuholníka (s = R√3). Pomocou rezačky na sklo narežeme tri obdĺžniky s rozmermi 15 cm krát vypočítaná strana mínus hrúbka zrkadla. Platí pritom zaokrúhľovanie smerom nadol. Pri rúrke s vnútorným priemerom 40 mm je strana vpísaného trojuholníka 34 mm. Zo zrkadiel vytvoríme trojboký hranol so zrkadliacimi plochami smerom k stredovej osi hranola. Takto vzniknutý trojboký hranol vložíme do dlhšej rúrky. Zrkadlá pred vkladaním nezabudnime očistiť a vyleštiť.
Z priehľadného plastového krytu vystrihneme dva kruhy, jeden s priemerom rovnajúcim sa vonkajšiemu priemeru kratšej rúrky a druhý s priemerom rovnajúcim sa jej vnútornému priemeru. Menší z kruhov vlepíme do jej vnútra 1 až 1,5 cm od okraja. Po zaschnutí vsypeme do takto vzniknutého miesta rôznofarebné sklíčka tak, aby sa v danom objeme mohli voľne presýpať. Väčší z plastových kruhov nalepíme na koniec rúrky, aby sme sklíčka zabezpečili pred vysypaním, ale nebránili im v presypávaní. Koniec dlhšej rúrky prelepíme kruhom z tvrdého papiera, do ktorého v strede vytvoríme asi 0,5 cm otvor – akýsi objektív kaleidoskopu.
Alternatíva
V prípade, ak sme si zvolili papierovú rolku, oba kusy (15 a 5 cm) odrežeme priamo s priemerom, aký máme k dispozícii, a dlhší z nich upravíme. Rozstrihneme ho pozdĺž celej dĺžky a konce podlepíme pod seba, aby sme dostali rúrku s užším priemerom, ako mala pôvodná rolka. Tak dosiahneme, aby kratší kus zvonku sadol na ten dlhší.
Z tvrdého papiera a zrkadlovej fólie vystrihneme obdĺžnik s rozmermi 15 cm krát obvod vpísaného trojuholníka k priemeru kruhu dlhšej rúrky mínus 3 mm. Na tvrdý papier nalepíme zrkadlovú fóliu a takto vzniknutý obdĺžnik prehneme na tretiny, aby sme docielili trojboký hranol s výškou 15 cm. Z fólie až teraz odstránime kryciu fóliu a trojboký hranol vložíme do dlhšej rúrky. Koniec dlhšej rúrky a kratšiu rúrku upravíme tak isto, ako je to v postupe.
Pozorovanie
Kratšiu z rúrok nasadíme na dlhšiu, mala by sa voľne otáčať, no zároveň držať trením na dlhšej rúrke. Kaleidoskop priložíme k oku a pozorovaním proti zdroju svetla a otáčaním kratšej časti proti dlhšej pozorujeme farebné hry svetla.
Vysvetlenie
Priehľadnosť materiálov a priesvitnosť farebných sklíčok umožňuje svetlu, aby sa dostalo na zrkadliace plochy a tie obraz znásobujú, čo vytvára fascinujúce farebné obrazce. Otáčaním kratšej časti rúrky dochádza k presýpaniu farebných sklíčok, a tým k zmene obrazov.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
