Kryštalikový polarizačný kaleidoskop

Chémia
6. ročník ZŠ
7. ročník ZŠ

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: KRYŠTÁLIKOVÝ POLARIZAČNÝ KALEIDOSKOP

Kaleidoskop robí kúzla vďaka svetlu a zrkadlám. Môžeme ho považovať za hračku pre všetky vekové kategórie. Zároveň je jednoduchým optickým zariadením s technickými aplikáciami pre dizajnérov a tvorcov vzorov. Zdrojom jeho pomenovania sú grécke slová kalos – krásny, eidos – tvar a skopeō – pozerať, pretože už starí Gréci sa pohrávali s myšlienkou viacnásobného odrazu dvoma alebo viacerými odrážajúcimi povrchmi. No bolo to až v roku 1815, keď Sir David Brewster zo Škótska pri skúmaní vlastností svetla na Edinburskej univerzite ostal ohromený mnohonásobným odrazom kúsku cementu na konci trojuholníkového skleneného žľabu. Po niekoľkých experimentoch, ktorých cieľom bolo nájsť najkrajšie a symetricky dokonalé podmienky nasledovala verzia, v ktorej sa kúsky skla mohli pohybovať. Brewsterov vynález bol v roku 1816 patentovaný a stal sa obľúbenou hračkou pre deti, zábavou pre dospelých a nástrojom pre dizajnérov. Škála farieb a vzorov bola pre umelcov zdrojom nápadov pre tvorbu koberčekov, farebného skla, šperkov, architektonických vzorov, tapiet, tapisérií a obrazov.

Pohľad do vnútra Kryštálikového polarizačného kaleidoskopu, autor L. Dovalová

Teleso kaleidoskopu tvoria dve hlavné časti – pozorovacia trubica s okulárom na jednom konci a puzdro na fragmenty farebného skla, korálok, pozlátka alebo iných reflexných materiálov na opačnom konci trubice. Pozorovacia trubica má na jednom konci sklenený okulár – obyčajné sklo alebo optickú šošovku so zväčšovacími vlastnosťami. Vo vnútri trubice sú spojené tri pásy zrkadiel, ktoré tvoria trojuholník. Zvyčajne sú naklonené pod uhlom 60 °. Farebné skielka sa vo vnútri puzdra voľne pohybujú a otáčajú. Keď pozeráme okulárom k svetelnému zdroju, zrkadlá vytvárajú symetrické usporiadanie z pohybujúcich sa farebných skielok a tieto vzory a kombinácie sú nekonečné.

Na výrobu kaleidoskopu sa dá použiť akýkoľvek materiál. Trubica môže byť zhotovená z papiera, kartónu, plastu, dreva, plexiskla, mosadze, medi, striebra či iných kovov. Koncové čiapočky sú z materiálu kompatibilného s pozorovacou trubicou. Okulár a puzdro na farebné predmety bývajú obvykle vyrobené z plastu alebo skla. Predmety v puzdre môžu byť úlomky hornín alebo minerálov, mušle, kryštáliky, škrupiny, drahokamy, korálky, kúsky skla, plastu či kovu rôznych farieb. Zrkadlá vo vnútri trubice sú nevyhnutné na vytváranie obrázkov.

Vnútorný priemer trubice určuje veľkosť zrkadiel, ktoré sa do nej vložia. Sústava troch zrkadiel tvorí rovnostranný trojuholník, ktorý zostrojíme spojením troch vrcholov šesťuholníka vo vnútri kružnice, ktorej priemer sa rovná vnútornému priemeru trubice. Dĺžka zrkadla sa rovná dĺžke trubice.

Môj KALEIDOSKOP je v princípe konštrukčne rovnaký ako bežné kaleidoskopy. Tvorí ho trubica, v ktorej sú vložené zrkadlá a na jednom jej konci je okulár. Čím sa líši a čo ho robí výnimočným, je jeho fyzikálno-chemický rozmer – tzv. puzdro je tvorené dvoma polarizačnými fóliami, medzi ktoré som vložila kryštáliky chemickej látky. Najvhodnejšie kryštáliky pre tento účel sa ukázali kryštáliky vínanu sodno-draselného. Sú dostatočne veľké, nie je potrebné v okulári používať šošovku, a ich polarizácia je farebne najzaujímavejšia.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Kryštálikový polarizačný kaleidoskop môže byť papierový či plastový a namiesto zrkadiel môžeme použiť lesklý strieborný kartón či zrkadlovú fóliu. Kryštáliky medzi polarizačnými fóliami môžu byť len voľne vložené a obraz sa mení potrasením celého kaleidoskopu. Alebo môžete skúsiť kryštáliky nechať vykryštalizovať na sklenej podložke, ktorá sa neskôr napevno vloží do puzdra medzi polarizačné filtre (puzdro sa otáča spolu s podložkou).

Kaleidoskop z plastové potrubia so špeciálnou skladačkou koncoviek je ideálnym prototypom kryštálikového polarizačného kaleidoskopu. Na jeho prírpavu treba trošku viac zručnosti a zrkadlá vyrezané sklárom.

Príprava jednoduchého kryštálikového polarizačného kaleidoskopu

Na prípravu potrebuješ:

  • tubka od šumivých tabletiek,
  • dezodorant s guličkou,
  • polarizačná fólia,
  • zrkadlová fólia/papier,
  • nožnice, kružidlo,  papier, pravítko,
  • fixka, ceruzka,
  • vŕtačka alebo rozžeravený kliniec,
  • kryštáliky vínanu sodno-draselného

Príprava kryštálikov:

1. Nasýtený roztok vínanu sodno-draselného opatrne nakvapkaj pipetou na sklo v tenkej vrstve.
2. Počkaj, kým vínan vykryštalizuje a odparí sa všetka kvapalina.
3. Vyber najkrajšie kryštáliky a skontroluj ich v polararizovanom svetle či polarizujú (sú farebné).

Tubka:

4. Z plastovej tubky zo šumivých tabliet odstráň vrchnáčik a vyčisti ju.
5. Na dno tubky sprav dierku – pomocou vŕtačky alebo horúcim klincom – okulár.
6. Puzdro na kryštáliky si priprav z plastovej časti, ktorá drží guličku v dezodorante. 

Zrkadlá:

7. Odmeraj vnútorný priemer trubice, ktorý bude priemerom d kružnice.
8. Na papier narysuj rovnostranný trojuholník ACE – zostrojíš ho spojením troch vrcholov šesťuholníka vo vnútri kružnice s priemerom d.
9. Odmeraj dĺžku strany AC vzniknutého rovnostranného trojuholníka .
10. Zo zrkadlovej fólie vystrihni obdĺžnik, ktorého dĺžka je rovná dĺžke plastovej tuby a šírka je zložená z dĺžky 3 strán rovnostranného trojuholníka + 3-4mm na zahnutie. 

Polarizačná fólia

11. Z polarizačnej fólie (kúpiš ju napríklad TU) vystrihni dva krúžky – 1. s vnútorným priemerom plastovej tubky a 2. s vnútorným priemerom puzdra kaleidoskopu.

12. Na záver už len správne poskladaj časti kaleidoskopu 

  • do tubky vsuň zrkadlovú fóliu
  • na koniec tubky vlož polarizačný filter (mal by sa vmestiť do vnútra tubky)
  • na polarizačný filter polož kryštálik vínanu sodno-draselného
  • uzavri puzdrom, v ktorom je vložená druhá polarizačná fólia

Mohlo by vás zaujímať

Chémia
Základná škola
Geografia
Základná škola
Chémia
Výtvarná výchova
Základná škola