Kaleidoskop

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Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Das Wort Kaleidoskop stammt aus dem Griechischen und bedeutet: schöne Formen sehen. Konkret lauten die drei Wörter: καλός (kalós) „schön“, εἴδος (eidos) „Form, Gestalt“ und σκοπεῖν (skopéin) „schauen, sehen, betrachten“.
Das Kaleidoskop ist ein optisches Gerät, das häufig als Kinderspielzeug verwendet wird.

Das Kaleidoskop war ursprünglich schon den alten Griechen bekannt, wurde jedoch erst 1816 vom schottischen Physiker David Brewster wiederentdeckt und 1817 als Patent angemeldet. Brewster stieß im Zuge seiner Untersuchungen über die Polarisation doppelbrechender Kristalle darauf, als er solche Kristalle in einer spiegelnden Metallröhre betrachtete
[1]

Versuch

  • Format 1: Kaleidoskop 3 Spiegel/ 3Ecken (60°); Länge: 15cm; Durchmesser: 3,5cm
  • Format 2: Kaleidoskop 6 Spiegel/ 6 Ecken (30°); Länge: 20,5cm; Durchmesser: 11cm
  • Format 3: Kaleidoskop 7 Spiegel/ 7 Ecken (~27°); Länge: 12.5cm; Durchmesser: 7.5cm


Bau

Unser Video:
Media:This is it.swf

Ergebnis

  • Das Kaleidoskop mit 3 Spiegeln zeigt die gewünschten, wunderschöne Formen

Kaleidoskop-3Spiegeln.png

  • Die Kaleidoskope mit 6 u. 7 Spiegeln zeigen nicht die gewünschten Spiegelungen. Denn diese sind leicht zu durchschauen und zeigen nicht das charakteristische Muster.

Kaleidoskop mit 6 Spiegel
Kaleidoskop-6 Spiegel.png


Kaleidoskop mit 7 Spiegel
Kaleidoskop-7Spiegel.png


Frage

Woran liegt es, dass nur das Kaleidoskop mit 3 Spiegeln "funktioniert"?

Vermutungen

  • Vermutung 1: Ist die gewünschte Spiegelung nur bei einem Winkel von 60° möglich?
  • Vermutung 2: Würde ein 6-eckiges Kaleidoskop in einem kleineren Format möglicherweiße funktionieren?
  • Vermutung 3: Zeigen das 6- und 7-eckige Kaleidoskop, die Formen vielleicht nicht weil die Perlen in zwei Ecken liegen?
  • Vermutung 4: Besteht eine Problematik mit dem « alles spiegeln »? Hier eine Abbildung zur Veranschaulichung der Theorie.
    Erklärung der Spiegelungen 2.0.png
  • Unser Schluss daraus : Funktionieren Kaleidoskope vielleicht nur mit 2-4 Spiegeln/Ecken?

Maßnahme

  • Vermutung 1: Ist die gewünschte Spiegelung nur bei einem Winkel von 60° möglich? Nein, sie ist auch bei einem Winkel von 90° möglich. Dies haben wir durch den Bau eines 4-eckigen Kaleidoskops herausgefunden, welches die selben erwünschten Formen zeigt.


  • Vermutung 2:Würde ein 6-eckiges Kaleidoskop in einem kleineren Format möglicherweiße funktionieren? Wir haben ein 6-eckiges Kaleidoskop in kleinerem Format gebaut und es hat sich herausgestellt, dass die Ergebnisse gleich blieben - die gewünschten Formen nicht erschienen. Somit ist diese Vermutung widerlegt
  • Vermutung 3: Zeigen das 6- und 7-eckige Kaleidoskop, die Formen vielleicht nicht weil die Perlen in zwei Ecken liegen?Auch dies haben wir ausprobiert, indem wir wenige Perlen in die Form hineingaben. Es stellte sich heraus, dass dennoch nicht die gewünschten Formen enstanden.

    Kaleidoskop mit wenigen Perlen.jpg
  • Unsere 4. Vermutung schien uns am wahrscheinlichsten:Besteht eine Problematik mit dem « alles spiegeln »? Um zu prüfen ob wir mit unserer Theorie recht hatten, taten wir folgendes:

  • Wir fertigten ein 2-eckiges Kaleidoskop an. Das Ergebnis war, dass dreidimensionale Figuren gezeigt wurden.

→ Format 4 : Kaleidoskop 2 Spiegel/ 3 Ecken (60°) ; Länge :15 cm ; Durchmesser : 3,5 Kaleidoskop-2 Spiegel.jpg


  • Daraufhin fertigten wir ein 4-eckiges Kaleidoskop an. Das Ergebnis war, wie schon zuvor ein "funktionstüchtiges" Kaleidoskop. Wenn man funktionstüchtig so definiert, dass es bedeutet, dass das Kaleidoskop die dreidimensionalen Figuren zeigen soll.

→ Format 5 : Kaleidoskop 4 Spiegel/ 4 Ecken (90°) ; Länge : 15 cm ; Durchmesser : 4cm
Kaleidoskop-4 Spiegel.jpg

Bestätigung der Vermutung
Nun ist die Vermutung bestätigt, mit 2 bis 4 Spiegeln entstehen dreidimensionale Figuren. In der Abbildung wird noch einmal deutlich, wie die Spiegelungen funktionieren.

2. Erklärung der Spiegelungen 2.0.png

Serie im Überblick

Hier alle unsere gebauten Kaleidoskope: 2 Spiegel, 3Spiegel, 4Spiegel, 6Spiegel (2x), 7Spiegel. (v.links n.rechts)
Serie Gesamt.jpg
Alle Kaleidoskope innen überblick.jpg

Quellen