Поверните калейдоскоп, и картинка внутри меняется при каждом движении. Что происходит в этой маленькой трубке и кто до неё додумался? Вот короткая история с источниками.
Коротко
- В калейдоскопе два или больше зеркал, наклонённых друг к другу под углом, поэтому несколько мелких предметов выглядят как симметричный узор.
- Цветные стёклышки лежат свободно в ячейке на одном конце. Если повернуть ячейку, кусочки сдвигаются, и картинка всё время меняется.
- Его изобрёл шотландский учёный Дэвид Брюстер примерно в 1815 году, а запатентовал в 1817-м.
Короткий ответ
Калейдоскоп — это трубка с «двумя или более отражающими поверхностями (или зеркалами), наклонёнными друг к другу под углом». Один или несколько предметов на одном конце зеркал выглядят как симметричный узор, когда смотрите с другого конца.
Всю работу делают зеркала. Зеркало даёт так называемое зеркальное отражение — «зеркальное отражение волн, например света, от поверхности», а по закону отражения угол отражения луча равен углу падения. Когда зеркала стоят под углом, свет снова и снова отражается между ними, и эти повторные отражения создают симметричные изображения. Поэтому горстка стёклышек превращается в повторяющуюся картинку.
Что внутри
В трубке всего две идеи:
- Зеркала. Два или больше, наклонённых друг к другу.
- Ячейка. Она, как правило, содержит «на одном конце ячейку со свободными цветными кусочками стекла или других прозрачных» предметов. «Вращение ячейки приводит материалы в движение, и в результате перед глазами возникает постоянно меняющаяся картина».
Почему важен угол
Узор определяется углом между зеркалами. Изобретатель Дэвид Брюстер пробовал несколько вариантов. Вот что, по источникам, он описал:
| Расположение зеркал | Что писал о нём Брюстер |
|---|---|
| 18°, 20° или 22½° | В патенте он счёл эти углы «наиболее приятными». |
| 45°, 36° и 30° | Это основные примеры в его трактате. |
| 60° (равносторонний треугольник) | Бесконечный узор из равносторонних треугольников, который Брюстер назвал «необыкновенно великолепным». |
| 90°, 60° и 30° | Узор из 31 отражённого изображения отверстия, расположенных несимметрично относительно центра. |
| Четыре отражателя | Квадратный или прямоугольный калейдоскоп с бесконечным узором из квадратов или прямоугольников. |
Так что другой угол — не мелочь. Он меняет то, как выглядит узор.
Кто изобрёл калейдоскоп?
Шотландский учёный сэр Дэвид Брюстер (11 декабря 1781 — 10 февраля 1868) — «британский учёный, изобретатель, автор и академический администратор», «известный прежде всего своими экспериментальными работами по физической оптике». Изобретение калейдоскопа относится к «примерно 1815 году», а британский патент № 4136 «был выдан в июле 1817 года».
Название тоже дал Брюстер. «Термин „калейдоскоп“ придумал его шотландский изобретатель Дэвид Брюстер». Он образован от трёх древнегреческих слов: kalos («красивый, красота»), eidos («форма, вид») и skopeo («смотреть, рассматривать»), «то есть „наблюдение за красивыми формами“».
Хит, который не обогатил изобретателя
Продажи шли быстро: по оценкам, за три месяца в Лондоне и Париже продали двести тысяч калейдоскопов. Но «копию прототипа показали лондонским оптикам, и её скопировали до выдачи патента», а патент «не принёс Брюстеру прямой финансовой выгоды».
Ранние экземпляры можно увидеть и сегодня. В Science Museum Group в Великобритании хранится Brewster’s Patent Kaleidoscope by Philip Carpenter, Birmingham, England, 1820 из посеребрённой латуни, «с дополнительной линзой для далёких предметов и 13 различными пластинами с предметами». Википедия добавляет, что компания Карпентера «продолжала продавать калейдоскопы 60 лет».
Калейдоскоп — игрушка для детей?
Это очень старая и очень простая игра: заглянуть, повернуть, посмотреть снова. Возраст в упомянутых источниках не указан, поэтому мы его не выдумываем. В калейдоскопе обычно есть ячейка со свободными цветными стёклышками, так что перед тем, как дать его маленькому ребёнку, стоит проверить возрастные ограничения и предупреждения о безопасности конкретной модели.
Что выбрали бы мы
Если хотите попробовать, нам нравится калейдоскоп, на который интересно смотреть и снаружи, и внутри. На тонком металлическом корпусе нашего Van Gogh Kaleidoscope (калейдоскопа Ван Гога) напечатана картина Ван Гога, есть кольца золотистого оттенка, а окошко с цветными стёклышками на верхнем конце ловит свет. Вы выбираете одну из шести картин, например «Звёздную ночь над Роной» или «Пшеничное поле с воронами», и узор с девятью лепестками или десятью. Он идёт в подарочной коробке, без батареек и экранов.
Честное замечание: у нас нет подтверждённого возрастного диапазона и сведений о безопасности стекла для этой модели, поэтому мы их не указываем. Если покупаете для маленького ребёнка, сначала спросите нас.
Источники
- Kaleidoscope, Википедия: зеркала под углом и симметричный узор, ячейка со свободными цветными стёклышками, углы Брюстера, название от греческого, патент GB 4136, выданный в июле 1817 года, 200 000 проданных за три месяца, компания Карпентера, продававшая калейдоскопы 60 лет.
- David Brewster, Википедия: даты жизни и работы по оптике, изобретение калейдоскопа примерно в 1815 году, патент 1817 года, раннее копирование и отсутствие прямой финансовой выгоды.
- Specular reflection, Википедия: зеркальное отражение и закон отражения.
- Brewster’s Patent Kaleidoscope by Philip Carpenter, Birmingham, England, 1820, коллекция Science Museum Group: сам предмет, его дополнительная линза и 13 пластин с предметами.
