PL204214B1 - Kalejdoskop - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kalejdoskop, stanowiący zabawkę edukacyjną i mający zastosowanie w pracowniach fizycznych, do celów dydaktycznych, jako przyrząd do objaśniania zasady powstawania i właściwości obrazów pozornych powstających w zwierciadłach płaskich.

Znany kalejdoskop opisany jest w książce Krzysztofa Ernsta pt. „Fizyka zabaw gier i zabawek, wydanej przez Wydawnictwo Prószyński i Spółka w Warszawie w 2002 r. i składa się z trzech prostokątnych płaskich zwierciadeł, tworzących ściany boczne graniastosłupa trójkątnego prawidłowego, zwróconych powierzchniami odbijającymi do wewnątrz. Zwierciadła umieszczone są wewnątrz rury, zamkniętej z jednej strony przezroczystym okienkiem z pierścieniową nieprzezroczystą przysłoną, a z drugiej strony dwoma krążkami - matowym i przezroczystym, tworzącymi komorę, w której znajdują się przezroczyste odłamki szkła lub tworzywa sztucznego o różnych barwach. Podczas obracania rury odłamki te układają w przypadkowe wzory, a ich pozorne obrazy o symetrii sześciokątnej, otrzymane w wyniku wielokrotnych odbić światła od zwierciadeł, oglądane są przez przezroczyste okienko z pierścieniową nieprzezroczystą przysłoną.

W tej samej książce ujawniony jest też kalejdoskop róż nią cy się od poprzednio opisanego tym, że przed matowym krążkiem znajduje się polaryzator, a drugi koniec rury zamknięty jest analizatorem, skręcony o kąt 90° w stosunku do polaryzatora. Dzięki temu można dodatkowo oglądać rozkład naprężeń w odłamkach, które w wyniku naprężeń powstałych podczas ich wytwarzania skręcają płaszczyznę polaryzacji światła.

Również w tej samej książce opisane są jeszcze trzy kalejdoskopy z takim samym układem zwierciadeł oraz przezroczystym okienkiem i pierścieniową nieprzezroczystą przysłoną, różniące się natomiast brakiem matowego i przezroczystego krążka oraz komory z barwnymi odłamkami. W pierwszym z opisanych kalejdoskopów elementy te zastąpiono przezroczystą zamkniętą rurką wypełnioną cieczą o dużej lepkości, zawierającą skrawki barwnej folii, opadające powoli i tworzące przypadkowe wzory podczas obracania rurą. W drugim z opisanych kalejdoskopów zastosowana została soczewka płasko-wypukła o ogniskowej krótszej, niż długość rury. Soczewka ta daje w przestrzeni między zwierciadłami rzeczywisty obraz otoczenia znajdującego się przed kalejdoskopem. W trzecim z opisanych rodzajów kalejdoskopów do soczewki płasko-wypukłej przylega od jej płaskiej strony dodatkowa soczewka płasko wypukła o dużej krzywiźnie, deformująca obraz otoczenia przed kalejdoskopem. We wszystkich tych trzech kalejdoskopach obrazy skrawków w rurce lub otoczenia powielane są przez układ trzech prostokątnych zwierciadeł, tworzących ściany boczne graniastosłupa trójkątnego prawidłowego i zwróconych powierzchniami odbijającymi do wewnątrz w wyniku czego tworzy się zwielokrotniony obraz pozorny o symetrii sześciokątnej oglądany przez przezroczyste okienko z nieprzezroczystą pierścieniową przysłoną.

Również w książce Józefa Maciejewskiego i Pawła Rukuszewicza pt. „Zbiór zadań z fizyki cz. III, Optyka, wydanej przez Państwowe Zakłady Wydawnictw Szkolnych w Warszawie w 1968 r. oraz Douglasa Goodmana pt. „Optics Demonstrations with the Overhead Projector, wydanej przez Optical Society of America w Waszyngtonie w 2000 r., a także w katalogu pt. „Edmund Scientific, 1994 Annual Reference Catalog for Optics, Science and Education, wydanym przez firmę Edmund Scientific w Barrington w 1994 r. ujawnione są kalejdoskopy tak samo zbudowane i dają ce takie same obrazy, jak pierwszy z przedstawionych w stanie techniki kalejdoskop, opisany w książce Krzysztofa Ernsta.

Wszystkie znane z wymienionych w stanie techniki kalejdoskopy charakteryzują się tym, że dają obrazy płaskie.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że kalejdoskop ma sześć zwierciadeł płaskich w kształcie trapezów, tworzących ściany boczne dwóch ostrosłupów ściętych prawidłowych o różnych wysokoś ciach i wspólnej podstawie trójkątnej, przy czym powierzchnie odbijające zwierciadeł zwrócone są do wewnątrz. Oś symetrii ostrosłupów pokrywa się z osią nieprzezroczystej rury, w której zwierciadła utrzymywane są za pomocą dwóch krążków dystansowych.

Koniec rury w wyższym graniastosłupie zamknięty jest przezroczystym okienkiem z nieprzezroczystą pierścieniową przysłoną, a drugi koniec zamykają dwa krążki - matowy oraz przezroczysty, rozdzielone tuleją dystansową i tworzące komorę, w której znajdują się przezroczyste odłamki szkła lub tworzywa sztucznego o różnych barwach. Podczas obracania rury odłamki te układają się w przypadkowe wzory, a ich przestrzenne pozorne obrazy o symetrii sześciokątnej i translacyjnej, otrzymane

PL 204 214 B1 w wyniku wielokrotnych odbić ś wiatł a od zwierciadeł , oglą dane są przez przezroczyste okienko z pierścieniową nieprzezroczystą przysłoną.

Zaletą kalejdoskopu według wynalazku jest możliwość oglądania obrazów przestrzennych i wyjaśnienia zasady ich powstawania, a przez to zwiększenie zakresu zastosowań edukacyjnych i atrakcyjności przyrządu.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kalejdoskop w przekroju osiowym, natomiast fig. 2 i fig. 3 przedstawiają kalejdoskop w przekroju poprzecznym odpowiednio, pł aszczyzną A-A i B-B.

Kalejdoskop według wynalazku składa się z sześciu zwierciadeł płaskich 1 i 2 w kształcie trapezów, tworzących ściany boczne dwóch ostrosłupów ściętych prawidłowych o różnych wysokościach i wspólnej podstawie trójkątnej, przy czym powierzchnie odbijające zwierciadeł zwrócone są do wewnątrz. Oś symetrii ostrosłupów pokrywa się z osią nieprzezroczystej rury 3, w której zwierciadła utrzymywane są za pomocą dwóch krążków dystansowych 4, 5. Koniec rury w wyższym graniastosłupie zamknięty jest przezroczystym okienkiem 6 z pierścieniową nieprzezroczystą przysłoną 7, a drugi koniec zamykają dwa krążki - matowy 8 oraz przezroczysty 9, rozdzielone tuleją dystansową 10 i tworzące komorę, w której znajdują się przezroczyste odłamki szkła lub tworzywa sztucznego 11 o różnych barwach. Podczas obracania rury odłamki 11 układają się w przypadkowe wzory, a ich przestrzenne pozorne obrazy o symetrii sześciokątnej i translacyjnej, otrzymane w wyniku wielokrotnych odbić światła od zwierciadeł 1, 2, oglądane są przez przezroczyste okienko 6 z nieprzezroczystą pierścieniową przysłoną 7.

Claims (1)

1. Kalejdoskop stanowiący zabawkę edukacyjną i mający zastosowanie do celów dydaktycznych w pracowniach fizycznych, jako przyrząd do objaśniania zasady powstawania i właściwości obrazów pozornych w zwierciadłach płaskich, znamienny tym, że składa się z sześciu zwierciadeł płaskich (1) i (2) w kształcie trapezów, tworzących ściany boczne dwóch ostrosłupów ściętych prawidłowych o różnych wysokościach i wspólnej podstawie trójkątnej, przy czym powierzchnie odbijające zwierciadeł zwrócone są do wewnątrz, a oś symetrii ostrosłupów pokrywa się z osią nieprzezroczystej rury (3), w której zwierciadła utrzymywane są za pomocą dwóch krążków dystansowych (4, 5).