学文网一、万花筒的来源
万花筒是一种光学玩具,只要转动万花筒,随机可变化出千奇百怪的美丽花型,不光有圆的甜美、多边形的嬗变,更有烟花般的魅力四射.不断地转,花型也在不断变化,所以叫“万花筒”.
万花筒的原理在于光的反射,而镜子就是利用光的反射来成像的,这种成像原理我国远古时代的古人就已掌握.古书《庄子》里就有“止于水”的说法,即用静止的水当镜子.十九世纪中叶,在北京胡同里的小摊上,万花筒已经是常见易得的玩具.奇妙的万花筒勾画出了多少孩子朴素而快乐的童年.在孩子们的眼中,万花筒里的“花”,就如同梁祝化身的彩蝶、武则天眼中的牡丹、翩翩而来的百花仙子,一种“花”产生,带来多少欢声笑语,殊不知它来自于1816年远在地球另一端的苏格兰,一位长期研究光学的物理学博士大卫・布鲁斯特(1781~1868),是他发明了世界上第一个万花筒.
二、万花筒的结构
拿到万花筒,最想知道的是万花筒美妙的奥秘,就像万花筒的英语名称一样∶KALEIDOSCOPE,集合了英语EIDOS“形状”、SCOPE“观看”和希腊语的KALOS“美丽”等美丽的词汇,要想真正了解万花筒的构造,动手拆开仔细看看,它的结构立即呈现在你的眼前.
1.万花筒的“芯”如***1甲所示,万花筒里瞬息万变的景色,要归功于芯,“芯”的素材非常广泛,凡是能够想到的一切美丽的物品,例如:彩色玻璃、宝石、鸟的羽毛、干花、彩色玻璃纸屑等等,都可以用来作为万花筒内流动的***案.
2.镜体结构如***1乙,用三片平面镜制作的等三角形柱体(镜面一律向内).
三、万花筒的原理
看完了万花筒的结构,万花筒里这些对称的***案,我们自然想到了三片平面镜制作的等三角形柱体.
试一试:将物体放在一面镜子前可以照出一个像;找出两面镜子,一面水平放在桌上,一面竖直放在桌上,拼成一个垂直的角.在这两面镜子当中放一小块橡皮,仔细数数!四块橡皮出现了(原来的橡皮加上3个像)──说明形成了3个像.
接着把两面镜子拼成比直角小的60°角,一块橡皮就能“变”成6块橡皮──原来的橡皮加上5个像.如果将橡皮放在两面竖直放置的镜子中间(反射面正对),就可以照出许许多多的像.
用三片平面镜制作的等三角形柱体,将一些花纸放入镜子组成的空腔里,结果能看到一些对称的***案,而且每变动一下花纸的位置,***案就会变换一次.
利用这个原理,可以制成万花筒.万花筒里是用三块大小一样的平面镜拼成的一个三角形柱体,在棱柱底部,几片花纸夹在两块圆玻璃之间.每片花纸在三面镜子中分别形成5个像,这些像互相对称,便组成了美丽的***案.
四、万花筒的制作
通过万花筒的结构和原理介绍,你可能已经会制作它啦,下面就介绍万花筒制作的一些技巧吧.
万花筒的种类有很多,在这里主要介绍三种万花筒的制作过程.制作万花筒需要的镜片,最好是PC镜(塑料材料制作,不会割伤手),或者其他反光材料,例如:锡纸等.如果要使用玻璃镜片,请千万小心.
1.球型万花筒的制作
制作器材:
(1)三块同样大小的矩形镜片(镜片的长是宽的3~5倍);(2)硬纸片、一张挂历纸、一个玻璃球、一张包装纸;(3)胶布、一把剪刀、一瓶胶水.
制作步骤:
(1)先取3块长宽一样的镜片对在一起,用胶布固定住,使之搭成一个三角空心体.要注意,使镜子的映照面朝向内侧;
(2)空心体的一头,卡一个玻璃球,也用胶布固定;
(3)三角体的外面卷上硬纸板,使玻璃球只露出个头;
(4)另一头空心处粘上一小张挂历纸,并挖一个观察孔;
(5)在硬纸板的外层粘上好看的彩色纸,用透明胶带固定住就可以了. 这样,一个万花筒就做成功了;
(6)从观察孔望去,通过万花筒映射出的是外界的景物,所以只要将这种万花筒左、右、上、下移动,就能看到***案的变化.看到我的手了吗?
2.传统万花筒的制作
制作器材:
(1)三块同样大小的矩形镜片;(2)硬纸片、一张挂历纸、一张半透明的硫酸纸、一些彩色的塑料屑、一张包装纸;(3)胶布、一把剪刀、一瓶胶水.
制作步骤:
(1)先取3块长宽一样的镜片对在一起,用胶布固定住,使之搭成一个三角空心体.要注意,使镜子的映照面朝向内侧;
(2)在三棱柱的一端开口处,用硫酸纸封住,用胶布粘牢;
(3)在另一端开口处,倒入一些彩色的塑料屑,用挂历纸将另一端封住,用胶布粘牢,在挂历纸的中央开一个小孔,作为观察孔;
(4)为了使万花筒更漂亮一些,再用包装纸在外侧裹上一层.这样,一个万花筒就做成了;
(5)将万花筒制作成圆筒形,将硬纸板卷曲成纸筒,为了将纸筒卷曲得比较均匀,将硬纸板放在桌角卷曲一下,调整好适当的筒镜,用胶水将它粘成一个纸筒;
(6)将一只眼睛贴近观察孔,用手转动万花筒或用手指轻轻弹动万花筒,就能看到美丽的、变化无穷的彩色***案.
3.锡箔纸万花筒
制作器材:
(1)锡箔纸;(2)硬纸片、一张挂历纸、一张硫酸纸、一张包装纸、彩色的塑料屑;(3)胶布、一把剪刀、一瓶胶水.
制作步骤:
(1)将硬纸板卷曲成纸筒,调整好适当的筒镜,用胶水将锡箔纸沾在纸筒的内侧;
(2)在纸筒的一端开口处,用硫酸纸封住,用胶布粘牢;
(3)在另一端开口处,倒入一些彩色的塑料屑,用挂历纸将另一端封住,用胶布粘牢,在挂历纸的中央开一个小孔,作为观察孔;
(4)向内看去时,你就可以看到时光隧道一样的旋涡状映象.
早先的万花筒,里面所看到的花是剪成碎片的彩纸,透明度很差,后来有人尝试使用更透明的彩色碎玻璃(如传统型万花筒).再后来,将反射用的三块平面镜也换成了锡箔纸(如锡箔纸万花筒),万花筒的镜状结构发生了变化,它用圆筒形的反射面代替了三棱形的反射面,通常的万花筒形成的***像都是有规律的,而这种万花筒可以进行不规则的反射.岁月变迁,制作万花筒的材料变了,但唯一不变的,是孩子们对万花筒中的神奇世界所倾注的热情.
五、制作方法点拨
(1)材料的选取
同学们在制作过程中,比较难以解决的问题是材料的来源:矩形镜片、硫酸纸以及锡箔纸.
对于矩形镜片可以到玻璃店定做,或用表面可以反光的金属片(反光效果好的钢尺、铝尺)或透明玻璃片代替,如果用透明玻璃片代替镜片,搭成三角空心体后,用黑纸将透明玻璃片裹住(黑纸的作用:避免背面透光).不论用镜片还是玻璃片,使用之前建议用透明胶带将边缘裹上一圈,注意安全.
硫酸纸、锡箔纸分别可从打印室和大型超市买到.
(2)在制作过程中,很多同学发现三片镜片固定比较困难,需要两位同学合作,一位同学固定,另一位同学粘贴,做好后牢固性不好,可以将三片镜片并排放置在桌面上(镜片的背面向上),用胶布先将三片镜片固定好,再调整到三棱柱形.
(3)用胶带固定镜片和镜筒的效果不好,使用医用的专业胶布效果会更好.
万花筒的发明被列入科学重大发明而载入史册,博物馆里也收藏有一些制作精美的万花筒.由于万花筒既是美轮美奂的艺术作品,又是能培养思维和观察能力的益智玩具,所以深受小孩子和成年人的喜爱,并在人们的手中不断地翻新花样.例如,有人在万花筒里放上30~40个像教堂塔尖一样的玻璃小瓶,里面装上油,在油里浸着玻璃粒、细珊瑚片、贝壳和沙粒.这些密封的小玻璃瓶一动,瓶里那些闪闪发光的微粒就会升降转动,就好像在欣赏一场精彩的芭蕾舞表演.
现在,随着与高科技的结合,万花筒的种类越来越多,有暗箱型、婚礼型、偏振型、望远万花一体型、弹子型、八音盒型万花筒和蜻蜓型万花筒等,深受人们的喜爱,虽然万花筒是一个小小的玩具,但是其中隐藏着的很多科学奥秘,值得我们再深一层去探究.