imported>43K1C7: Источник?

2025-05-07T17:44:47Z

Источник?

Новая страница

[[Файл:Kaleidoscope construction.svg|справа|340пкс|lang=ru]]
[[Файл:Rotational symmetries in designs produced by a kaleidoscopeDSCN2440.jpg|мини|220пкс|Узор в равносторонней призме]]
{{Другие значения|Калейдоскоп (значения)}}
'''Калейдоско́п''' ({{lang-en|kaleidoscope}}, от {{lang-el|kalos}} — красивый, {{lang-el2|eidos}} — вид, {{lang-el2|scopeō}} — смотрю<ref name="traktat" /><ref name="slovin" />) — оптический прибор для рассматривания разноцветных [[Симметрия|симметричных]] узоров. В основном используется как [[игрушка]].

== История ==
Прибор изобретён английским физиком [[Брюстер, Дэвид|Дэвидом Брюстером]] в ходе экспериментов с [[Поляризация света|поляризацией света]], проводимых им в 1814—1815 годах<ref name="traktat" />. В июле 1817 года Брюстер запатентовал своё изобретение<ref name="underw" /> и вскоре заключил соглашение с Филипом Карпентером на производство калейдоскопов<ref name="sis2" /><ref name="roberts" />. За первые три месяца в Англии и во Франции было продано более двухсот тысяч этих изделий. Предприятие Карпентера не справлялось с огромным спросом на них<ref name="sis" />, поэтому Брюстеру пришлось дополнительно привлекать множество других производителей<ref name="traktat" />.

В июне 1818 года в российском журнале «[[Благонамеренный]]» баснописец [[Измайлов, Александр Ефимович|Александр Измайлов]] так отзывался о новом приборе<ref name="perel" /><ref name="blago" />:<blockquote>
Не только в стихах, но и в прозе невозможно описать того, что видишь в калейдоскопе… Какие прелестные узоры! Ах, если бы можно было вышивать их по канве! Но где взять таких ярких шелков? Вот самое приятное занятие от безделья и от скуки! Гораздо лучше смотреть в калейдоскоп, нежели раскладывать гранд-[[пасьянс]].</blockquote>
Там же Измайлов упоминает об «императорском физико-механике» [[Роспини, Антон|Антоне Роспини]], изготавливающим и продающим калейдоскопы в России.

== Конструкция ==
Калейдоскоп представляет собой тубус длиной 20—25 см и диаметром 34—45 мм. Задний конец тубуса закрыт матовым рассеивающим стеклом. Между ним и другим прозрачным стеклом находится пространство (отсек) шириной около 5 мм, заполненное легко перемещающимися прозрачными цветными кусочками из стекла или пластмассы произвольной формы. Толщина кусочков подбирается таким образом, чтобы они не перекрывали друг друга, то есть размещались в отсеке одним слоем<ref name="tovslov" />.

Далее располагается призма — трёхгранная трубка из 2—3 продолговатых прямоугольных [[Зеркало|зеркал]], склеенных отражающей поверхностью внутрь. Вместо третьего зеркала используется стекло с чёрной матовой поверхностью<ref name="tovslov" /><ref name="video" />. В призме должны использоваться оптические зеркала с верхним отражающим слоем, так как при использовании обычных зеркал с отражающим слоем под стеклом, изображение будет размытым из-за многократных отражений от одного и того же зеркала<ref name="katoptr" />.

Завершает конструкцию смотровое отверстие. В калейдоскопах с равносторонней призмой оно обычно круглое, диаметром 10—12 мм<ref name="tovslov" />, в калейдоскопах с другими видами призм может точно или примерно повторять контур треугольного отверстия призмы. В смотровое отверстие калейдоскопов длиной менее 20 см может устанавливаться увеличительное стекло<ref name="tovslov" /> для облегчения фокусировки на близкорасположенном изображении.

Направляя калейдоскоп на источник света и вращая его в руках в нём отображаются звёздообразные узоры, создаваемые отражениями цветных кусочков в призме.

Для удобства использования калейдоскопа и придания ему других положительных качеств, тубус изготавливают таким образом, чтобы отсек с цветными кусочками можно было вращать отдельно от остальной части калейдоскопа. Это позволяет держать его у глаза неподвижно, даёт возможность влиять на характер образования звёзд за счёт регулирования положения отверстия призмы относительно перемещающихся кусочков, и делает изображение в калейдоскопе неподвижным, без вращения звёзд по кругу. Последние два свойства особенно актуальны для двухзеркальных и подобных им трёхзеркальных калейдоскопов, где основное внимание направлено на центральную звезду, образующуюся только в одном углу призмы.

На основе калейдоскопа создан прибор под названием '''телейдоскоп''' (от {{lang-el|tēle}} — далеко<ref name="slovin" />), в котором узоры создаются не из набора цветных кусочков, а из фрагментов окружающего пространства, куда направляется телейдоскоп.

== Математика калейдоскопа ==
<gallery mode=packed heights=160px style=float:right>
Файл:Kaleidoscope-abc.jpg| Схема отражений в равносторонней призме
Файл:万華鏡1.jpg| Узор в равносторонней призме
</gallery>
<gallery mode=packed heights=280px style="float:right; clear:right">
Файл:Отражение в калейдоскопе.jpg| Узор в равнобедренной призме с вершинным углом n=7
</gallery>
Чтобы все отражения в призме были целыми, без взаимных наложений, угол (α) между зеркалами должен быть равен 180°/n, где n — [[натуральное число]], равное или больше двойки. В этом случае цельность отражений не будет зависеть от местоположения точки наблюдения относительно зеркал<ref name="etudes" />. Это основное свойство калейдоскопа<ref name="vinb" />, правило цельности.

Угол (α) в зеркалах отражается по окружности, поэтому общее количество углов в ней будет 2n или 360°/α. Например 2⋅3=360°/60°=6 углов, из них 1 исходный и 5 отражённых. За счёт чередования в окружности необращённых (как исходный угол) и обращённых (зеркально отражённых) углов<ref name="vinb" />, образуется звездообразный узорный элемент с лучами, состоящими из симметрии двух соседних углов (необращённого и обращённого). Количество лучей равно числу n.

В двухзеркальных калейдоскопах (с зеркалами одинакового размера) правилу цельности соответствуют углы (α) равные 90° (n=2)<ref name="brit" />, 60° (n=3)<ref name="bse" />, 45° (n=4)<ref name="brit" />, 36° (n=5)<ref name="video" /><ref name="blago" />, 30° (n=6), ≈25,71° (n=7) и т. д. Изображение состоит только из одной звезды, как правило многолучевой (5—7 лучей) и большой по размеру за счёт широких зеркал. Из-за ограниченности получаемого изображения двухзеркальные калейдоскопы малораспространены. Как правило на их основе делают трёхзеркальные с равнобедренной призмой, дающей более зрелищное широкое поле изображения, несмотря на то, что вокруг основной центральной звезды отображаются её многочисленные фрагменты с нарушенной симметрией, так как углы при основании призмы не соответствуют правилу цельности. Например, при угле в вершине n=7 (≈25,71°) углы при основании будут по n≈2,33 (≈77,14°).

В трёхзеркальных калейдоскопах правило цельности соблюдается полностью только в призмах со следующими комбинациями углов<ref name="etudes" />:
* 60°+60°+60° — [[Равносторонний треугольник|равносторонняя]] призма.
* 90°+45°+45° — прямоугольная [[Равнобедренный треугольник|равнобедренная]] призма.
* 90°+60°+30°.
Три зеркала в правильном калейдоскопе не просто образуют три угла с тремя видами звёзд, но и создают множество симметричных отражений этих звёзд (Брюстер называет такие калейдоскопы полицентральными<ref name="hist" />). Чем больше длина зеркал в призме превышает их ширину, тем большее количество звёзд отображается в калейдоскопе, при этом также будет больше выражено затемнение изображения, усиливающееся по мере увеличения количества отражений от центра к периферии.

Правилу цельности соответствует и четырёхзеркальный калейдоскоп с прямоугольной призмой<ref name="etudes" />, однако он не используется из-за менее красивых узоров, состоящих только из двух-лучевых звёзд.

== Примечания ==
{{примечания|refs=

<ref name="slovin">{{Книга
|заглавие = Словарь иностранных слов
|часть = Калейдоскоп. Скоп(ия). Теле
|место = М.
|издательство = Русский язык
|год = 1989
|страницы = 212, 472, 500
|страниц = 624
}}</ref>

<ref name="vinb">{{Статья
|автор = Винберг Э.Б.
|заглавие = Калейдоскопы
|ссылка = https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436149/Kaleydoskopy
|издание = Соросовский образовательный журнал
|год = 1997
|номер = 2
|страницы = 122
|archivedate = 2024-08-10
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20240810102711/https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436149/Kaleydoskopy
}}</ref>

<ref name="tovslov">{{Книга
|ответственный= Гл. ред. И.А. Пугачёв
|заглавие = Товарный словарь. Том 3
|часть = Калейдоскоп
|место = М.
|издательство = Гос. изд-во торговой литературы
|год = 1957
|столбцы = 180—181
}}</ref>

<ref name="perel">{{Книга
|автор = Перельман Я.И.
|заглавие = Занимательная физика. Книга первая
|часть = Новое и старое о калейдоскопе
|место = Л.
|издательство = Время
|год = 1928
|страницы = 154—157
|страниц = 236
}}</ref>

<ref name="etudes">{{Книга
|ответственный = Ред.-сост. Н.Н. Андреев, С.П. Коновалов, Н.М. Панюнин
|заглавие = Математическая составляющая
|часть = Калейдоскоп
|издание = 2-е изд., расш. и доп
|ссылка = https://book.etudes.ru/.data/pdf/EtudesRu-MS-Book.pdf
|ссылка часть = https://book.etudes.ru/articles/kaleidoscope/
|место = М.
|издательство = Фонд «Математические этюды»
|год = 2019
|страницы = 150—153
|страниц = 367
|archive-date = 2022-04-01
|access-date = 2024-08-08
|archive-url = https://web.archive.org/web/20220401050924/https://book.etudes.ru/.data/pdf/EtudesRu-MS-Book.pdf
|url-status = live
}} ([[Файл:Silk-film.png|link=]] Видеоиллюстрация — ''Андреев Н.Н.'' «Математика» калейдоскопа. Смотреть на [https://m.youtube.com/watch?v=ENZRMtiGm8o Youtube], [https://rutube.ru/video/660bab2aa071f049e843335028a830d5/ Rutube] {{Wayback|url=https://rutube.ru/video/660bab2aa071f049e843335028a830d5/ |date=20240818135431 }} // Просветительский проект «НаукаPRO».)</ref>

<ref name="bse">[http://bse.uaio.ru/BSE/1102.htm#p762 Калейдоскоп] {{Wayback|url=http://bse.uaio.ru/BSE/1102.htm#p762 |date=20240804195143 }} // Большая советская энциклопедия. Том 11. — 3-е изд. — М., 1973.</ref>

<ref name="blago">{{Статья
|заглавие = Известие о калейдоскопе
|издание = [http://lib.pushkinskijdom.ru/Default.aspx?tabid=11373 Журнал «Благонамеренный», 1818 г., № 6 (июнь)]
|место = СПб.
|год = 1818
|месяц = Часть 2 (№ 4—6)
|страницы = 373—376, 263 (титул)
}}</ref>

<ref name="brit">[https://www.britannica.com/technology/kaleidoscope Kaleidoscope] {{Wayback|url=https://www.britannica.com/technology/kaleidoscope |date=20240620185607 }} // Encyclopaedia Britannica</ref>

<ref name="traktat">{{Книга
|автор = Brewster D.
|заглавие = Treatise on the kaleidoscope
|ссылка = https://archive.org/details/b29295440/page/167/mode/1up
|место = Edinburgh
|издательство = Archibald Constable & Co
|год = 1819
|pages = 1—8, 167
|allpages = 167
}}</ref>

<ref name="hist">{{Книга
|автор = Brewster D.
|заглавие = The Kaleidoscope. Its history, theory and construction
|часть = The polycentral kaleidoscope
|ссылка = https://archive.org/details/kaleidoscopeits00unkngoog/page/n119/mode/1up
|место = London
|издательство = John Murray
|год = 1858
|страницы = 105—113
|страниц = 189
}}</ref>

<ref name="sis">{{Статья
|автор = Talbot S.
|заглавие = «The Perfectionist projectionist»: Philip Carpenter
|ссылка = http://www.victorianmicroscopeslides.com/pdf/pcarpenter.pdf
|издание = Bulletin of the Scientific Instrument Society
|год = 2006
|номер = 88
|pages = 17
|archivedate = 2011-10-07
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20111007153815/http://www.victorianmicroscopeslides.com/pdf/pcarpenter.pdf
}}</ref>

<ref name="sis2">{{Статья
|автор = Correia D.
|заглавие = The Scientific nature of the kaleidoscope
|ссылка = https://cms.qz.com/wp-content/uploads/2017/06/f1520-bulletin_december_2016_correira.pdf
|издание = Bulletin of the Scientific Instrument Society
|год = 2016
|номер = 131
|pages = 2—7
|archivedate = 2024-08-07
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20240807003056/https://cms.qz.com/wp-content/uploads/2017/06/f1520-bulletin_december_2016_correira.pdf
}}</ref>

<ref name="roberts">{{Статья
|автор = Roberts P.
|заглавие = Philip Carpenter and the convergence of science and entertainment in the early-nineteenth century instrument trade
|ссылка = https://journal.sciencemuseum.ac.uk/article/philip-carpenter/
|издание = Science Museum Group Journal. Spring 2017, Special Issue: Sound and Vision
|год = 2017
|месяц = 4
|число = 19
|archivedate = 2024-08-07
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20240807004225/https://journal.sciencemuseum.ac.uk/article/philip-carpenter/
}}</ref>

<ref name="underw">''Underwood T. and G.'' [https://books.google.com/books?id=pgc1AAAAMAAJ&lpg=PA321&dq=brewster%20kaleidoscope%20patent&pg=PA321 Repertory of Arts, Manufactures, and Agriculture: Consisting of Original Communications, Specifications of Patent Inventions]. — London: Repertory Office, 1817. — P. 321—326. [https://web.archive.org/web/20171127144111/https://books.google.com/books?id=pgc1AAAAMAAJ&lpg=PA321&dq=brewster%20kaleidoscope%20patent&pg=PA321 Архивная копия].</ref>

<ref name="video">[[Файл:Silk-film.png|link=]] [https://m.youtube.com/watch?v=5I9vow2Yhy0 Калейдоскоп. Как это работает] // youtube.com</ref>

<ref name="katoptr">[[s:ЭСБЕ/Катоптрика|Катоптрика]] // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. Том XIVa. — СПб., 1895. — С. 753.</ref>

}}{{Родственные проекты}}

[[Категория:Оптические игрушки]]
[[Категория:Игрушки, демонстрирующие физические законы]]

Калейдоскоп - История изменений

imported>43K1C7: Источник?