Caleidoscópio

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O caleidoscópio faz mágica com luz e espelhos. Pode ser considerado um brinquedo de criança (ou um brinquedo para todas as idades), mas também é um dispositivo ótico simples com aplicações técnicas para designers e modelistas. Palavras gregas são a fonte do nome; vem de kalos, eidos, e skopios significando belo, forma e vista, respectivamente.

Antecedentes

O corpo do caleidoscópio tem duas partes principais, o canhão de visualização (com uma ocular em uma extremidade) e a caixa de objetos ou caixa na extremidade oposta do tubo. A caixa de objetos é uma caixa fina e plana feita de dois discos de vidro e uma faixa circundando as bordas e segurando os discos e os objetos incluídos. Esses objetos são fragmentos de vidro colorido, contas, enfeites ou outros materiais reflexivos.

O disco externo da caixa de objetos é aterrado de modo que difunde a luz que entra; ou seja, ele atua como uma tela. O canhão de visualização possui uma ocular de vidro em uma extremidade; pode ser vidro comum ou uma lente óptica com propriedades de ampliação. Dentro do tubo, três tiras de espelhos são unidas para formar um triângulo; os ângulos dos espelhos também afetam a visão através do caleidoscópio. Normalmente, eles têm um ângulo de 45 ° ou 60 °. Quando a caixa de objetos é girada ou batida, o vidro ou objetos dentro se movem e rolam livremente. Conforme o observador olha pela ocular em direção a uma fonte de luz, os espelhos produzem uma ordem simétrica dos objetos que caem e os multiplicam seis, oito ou mais vezes, dependendo dos ângulos dos espelhos.

Uma variação do caleidoscópio - o teleidoscópio - substitui a caixa de objetos por outra lente que permite ao observador olhar para um objeto distante e vê-lo em múltiplos. Outras variações ainda usam mais espelhos. Dois espelhos têm a vantagem de produzir um padrão centralizado; vários espelhos dividem e duplicam a imagem várias vezes. O caleidoscópio é infinitamente divertido porque os padrões e combinações são infinitos e não são permanentes a menos que sejam fotografados.

História

Embora os gregos antigos, incluindo o matemático Ptolomeu, tivessem contemplado os efeitos da proximidade de vários espelhos, o caleidoscópio é a criação de um homem. David Brewster (1781-1868) nasceu na Escócia e foi educado para se tornar ministro na Universidade de Edimburgo. Os estudos universitários o expuseram às maravilhas da ciência, no entanto, e ele abandonou a igreja para estudar as propriedades da luz. Ele se tornou um especialista em polarização da luz (as propriedades lineares e planas da luz), reflexão da luz usando metal e absorção de luz. Por suas descobertas científicas, Brewster foi eleito membro da Royal Society (a principal organização científica da Grã-Bretanha) em 1815 e nomeado cavaleiro em 1831.

Brewster inventou e patenteou o caleidoscópio em 1816. Ele descreveu sua estrutura e operações em um artigo científico de 174 páginas intitulado Tratado sobre o Caleidoscópio. Em seu tratado, Brewster calculou que 24 fragmentos de vidro na caixa de objetos de um caleidoscópio poderiam criar mais de 1,4 x 1033 vistas fugazes. Ele também descreveu as combinações de cores mais eficazes para caleidoscópios com base nas propriedades da luz. Na década de 1840, ele usou duas lentes para produzir um efeito tridimensional na criação do estereoscópio. Ele também foi um dos principais defensores das lentes planas de Fresnel adotadas pelos britânicos para faróis e foi creditado por salvar milhares de vidas ao proteger os navios contra naufrágios. Brewster ensinou na Universidade de Edimburgo e na Universidade de St. Andrews na Escócia, foi um dos primeiros editores da Enciclopédia Britânica, e publicou muitos livros e artigos científicos.

Após sua invenção em 1816, o caleidoscópio cresceu em popularidade na Europa Ocidental, e o primeiro a aparecer nos Estados Unidos foi relatado em 1870. Tornou-se um brinquedo favorito para crianças, mas também um entretenimento para adultos em jogos de salão, como ver fotos estereoscópicas e jogando charadas. Os caleidoscópios mais famosos, além dos originais de Brewster, foram feitos por Charles G. Bush, de Boston. O caleidoscópio de Bush foi construído com um tubo de visualização de papelão preto com faixas, um latão roda para girar a caixa de objetos e um suporte de madeira. Foram os objetos que tornaram a versão de Bush única (e um valioso colecionador hoje). Ele usou 35 objetos de várias cores e formas, mas alguns estavam cheios de líquido contendo bolhas de ar. As bolhas de ar moviam-se através do líquido mesmo quando o observador mantinha o estojo do objeto parado. Bush obteve as patentes para os objetos cheios de líquido (ampolas), por seu método de adicionar e subtrair objetos sem desmontar completamente a caixa, e para suportes e outros acessórios de caleidoscópio.

Como uma ferramenta para designers, o caleidoscópio produz gamas de cores e padrões usados ​​para criar tapetes, vitrais, joias, padrões arquitetônicos, papéis de parede, tapeçarias trançadas e ideias para pintores. O caleidoscópio caiu no interesse popular no início do século XX, mas reviveu no final dos anos 1970, quando novos estilos e o caráter colecionável dos caleidoscópios antigos despertaram a curiosidade das novas gerações. O caleidoscópio de Bush com os objetos cheios de líquido vendidos em 1873 por US $ 2,00; colecionadores no início do século XXI pagam voluntariamente mais de US $ 1.000.

Matérias-primas

Os tipos de materiais que podem ser usados ​​para fazer caleidoscópios são quase tão infinitos quanto as imagens que seus espelhos produzem. O tubo de visualização pode ser feito de papel, papelão, plástico, acrílico, madeira, acrílico, latão, cobre, prata esterlina e outros metais e materiais. A tampa de extremidade contendo o orifício do olho é feita de material compatível com o canhão de visualização. O olho ou olho mágico e as duas faces da caixa do objeto são geralmente feitos de plástico ou vidro. Os objetos na caixa podem ser fragmentos de rocha ou minerais, pedras preciosas, contas, ampolas de vidro ou plástico (cheias ou não), conchas, pedaços de vidro, pedaços de metal, pequenas bugigangas ou qualquer combinação destes. Os objetos podem ser escolhidos com base na semelhança ou variedade de cores. Dentro do tubo, os espelhos são essenciais para a formação das imagens. A fita os mantém juntos e algum tipo de acolchoamento ou enchimento como jornal, algodão, ou isopor evita que os espelhos batam contra o interior do tubo. A fita também pode ser usada para segurar as tampas das extremidades e a caixa de objetos no lugar. Outros conectores ou materiais de fixação, acessórios e acabamentos podem ser feitos para combinar com a aparência do caleidoscópio.

Design

O designer do caleidoscópio escolhe o tamanho, os materiais da caixa, a orientação dos espelhos, o tipo de caixa do objeto ou roda giratória e os objetos para dar forma às vistas. Todas essas escolhas afetam o preço do caleidoscópio (tanto de produção quanto de compra), tanto quanto o tipo de imagem que o designer está tentando criar. Foram feitos caleidoscópios em miniatura que podem ser presos a um chaveiro para pessoas tão altas quanto uma pessoa. As caixas podem ser fabricadas com materiais simples como papel, plástico e madeira; muitas variedades de metais são escolhidos de latão a prata esterlina e modelos folheados a ouro. Se a extremidade do caleidoscópio é uma roda giratória, essa roda pode ser feita de pedras preciosas, vitrais, fatias finas de ágata e outros minerais e rochas e muito mais. Caixas de objetos podem ser preenchidas com cristais, vidro contendo fios embutidos (vidro laticcino), bugigangas, pedras preciosas, conchas do mar, lascas de vidro ou cápsulas cheias de líquido (ampolas). Os caleidoscópios também podem usar fontes de luz ou filtros de luz diferentes da luz natural. Escopos eletrônicos, escopos de suspensão de óleo, escopos de luz polarizada e escopos de projetor são exemplos.

Os designers podem ter um estilo individual, um material com o qual preferem trabalhar, um tipo específico de imagem ou visualização que desejam criar ou objetivos relacionados a agradar seus clientes. Alguns são feitos para serem presentes ideais e alguns são criações exclusivas para colecionadores. Novamente, muitos problemas e ideias podem motivar o projetista do caleidoscópio. A designer internacionalmente conhecida Carolyn Bennett faz caleidoscópios de acrílico. Seus tubos de visualização costumam ser quadrados ou retangulares e parecem esculturas interessantes por fora, além de produzir imagens lindas por dentro. Para manter os custos baixos, ela usa tamanhos de estoque de plásticos e outros materiais, mas o design sempre reflete o ambiente ou o caráter do colecionador ou designer em relação à facilidade de fabricação. Cerca de metade de seus projetos são feitos para se adequar às cores e orçamentos de clientes que incluem museus e empresas; seus designs feitos para lojas atendem aos olhos de sua artista, com alguma consideração pelos aspectos de engenharia e construtibilidade.

Os caleidoscópios geraram um vocabulário que descreve suas capacidades de ajuste de luz, materiais e construção. O vidro dicromático produz cores diferentes dependendo do ângulo que a luz o atinge. O vidro reluzente é um espelho feito de duas cores, uma sobreposta à outra. O escopo de suspensão de óleo contém óleo na caixa do objeto junto com pedaços de vidro ou outros materiais que flutuam no óleo. O vidro caído é aquecido até dobrar; pedaços de vidro caído são mantidos na caixa de objetos de alguns designs. O vidro quente é um pedaço de vidro que é aquecido até se fundir e depois pintado. O teleidoscópio (combinação de um telescópio e caleidoscópio) substitui a caixa do objeto por outra lente de forma que a árvore ou pássaro visto pelo teleidoscópio seja refletido em múltiplos. Esses termos e muitos outros caracterizam a variedade disponível nos caleidoscópios.

O processo de fabricação

O caleidoscópio descrito nesta seção é uma versão simples e muitos dos materiais não são detalhados. Como as seções acima sugerem, a escolha disponível para designers de caleidoscópio em formação é quase ilimitada; e, embora alguns caleidoscópios (especialmente brinquedos) sejam produzidos em massa, a "fabricação" de um caleidoscópio é criativa e artística.

• 1 O diâmetro interno do tubo determina o tamanho dos espelhos que serão inseridos. O tubo é selecionado ou feito e o círculo interno é desenhado em um pedaço de papel. Uma bússola é usada para dividir o círculo ao meio e subdividi-lo em seis partes iguais para medir e planejar um sistema de três espelhos formando um triângulo equilátero (um triângulo com lados de igual comprimento e ângulos internos de 60 °). Conectando todos os outros pontos das seis subdivisões do círculo, o contorno dos três espelhos pode ser desenhado e a largura dos espelhos medida. Cerca de 0,13-0,25 pol. (0,32-0,64 cm) é subtraído da largura de cada espelho para permitir a espessura do espelho. Três peças são usadas para criar uma imagem nítida, embora o fabricante possa escolher muitas outras configurações. Os comprimentos do espelho são iguais ao comprimento do tubo menos o espaço na extremidade do tubo para a câmara do objeto. Devem ser permitidos na ordem de 0,5 l pol. (1,27-2,54 cm) para um caleidoscópio básico portátil.
• 2 O fabricante do caleidoscópio pode cortar seus próprios espelhos ou mandar cortá-los em uma loja de vidro. O espelho de primeira superfície com o prateado na superfície geralmente é escolhido. Em seguida, os espelhos são colados com fita adesiva para caber dentro do canhão de visualização. Isso é feito encaixando os espelhos juntos com uma das mãos imitando o tubo e com a outra livre para fita. Os espelhos são alinhados de forma que a borda de um espelho fique assentada na superfície ou face do espelho adjacente, que por sua vez tem sua borda assentada na face do terceiro. Se os espelhos estiverem conectados de ponta a ponta em vez de borda a cara, a imagem ficará distorcida. Com os três espelhos unidos, a fita é enrolada do lado de fora em uma espiral.
• 3 A tampa de extremidade com o orifício do olho é feita cortando um círculo tão grande quanto o diâmetro externo do tubo de visualização de um material que corresponda ou seja compatível com o material que forma o tubo. Um círculo concêntrico menor é cortado da tampa da extremidade e um pedaço de plástico é colado com fita adesiva ou colado para segurá-lo sobre a abertura na parte interna da tampa. Este orifício pode ser deixado descoberto, mas uma cobertura transparente é uma boa precaução de segurança para evitar que qualquer objeto da caixa ou do interior do tubo caia no olho do observador. Acrílico, mylar, acetato ou uma lente óptica podem ser usados ​​para o olho mágico. A tampa de extremidade pode então ser cuidadosamente colada ou fixada na extremidade do tubo; em projetos mais elaborados, eles são formalmente feitos em conexões que podem ser aparafusadas ou especialmente montadas no tubo.
• 4 Com a extremidade de visualização agora fechada, o fabricante desliza o conjunto montado de espelhos para dentro do tubo. Se o triângulo de espelhos chocalhar Diferentes ângulos dos espelhos criam diferentes visualizações através do caleidoscópio. no tubo, ele é retirado e papel, tecido ou outro material de proteção é enrolado na parte externa dos espelhos até que eles se encaixem com segurança. De plástico, "pipoca" de isopor ou pedaços de papel podem ser empurrados para baixo ao lado dos espelhos para prendê-los, mas é provável que fiquem descentrados, o que, mais uma vez, distorce a imagem. Os espelhos são empurrados para encostar na tampa e para deixar espaço na outra extremidade do tubo para a caixa de objetos.
• 5 O desenho do diâmetro interno do tubo que antes era feito van agora será usado para fazer peças de plástico para as duas extremidades da caixa de objetos. Um círculo de plástico transparente é cortado e inserido no tubo para se ajustar às extremidades dos espelhos; deve encaixar de forma perpendicular às paredes do tubo. A distância entre este pedaço de plástico e a extremidade aberta do tubo é a espessura da câmara. Após medir essa espessura, o fabricante corta um pedaço de papelão com a largura da câmara e a circunferência interna do tubo. O fabricante amolece o papelão trabalhando-o entre os dedos para que possa ser enrolado no interior do tubo. Deve ser testado para se encaixar perfeitamente e, em seguida, retirado, colado e afixado no tubo. Esta peça de papelão mantém a extremidade interna de plástico da caixa de objetos no lugar e também alisa quaisquer lacunas nessa peça de plástico para que não possam ser vistas. O círculo externo de plástico é então cortado. Isso também pode ser feito de plástico transparente ou pode ser lixado para tornar a superfície translúcida. Se for deixado claro ou transparente, parte do mundo externo aparecerá através da caixa do objeto. Um acabamento translúcido desfocará a luz que entra (e sua imagem) para que as contas internas sejam os objetos em foco.
• 6 O fabricante do caleidoscópio agora pode começar a adicionar contas ou outros materiais à caixa do objeto. Como as descrições acima sugerem, quase todos os itens coloridos podem ser escolhidos como objetos. O fabricante adiciona miçangas ou objetos à caixa e espia pela extremidade de visualização para verificar o equilíbrio das cores. Quando a combinação certa de objetos é selecionada, o círculo final fosco é colado com fita adesiva ou colado no lugar. Para este caleidoscópio simples, a caixa do objeto não é torcida em relação ao canhão de visualização. Em vez disso, todo o tubo é girado para alterar as imagens.

Subprodutos / resíduos

A fabricação de caleidoscópio gera poucos resíduos. As versões fabricadas são feitas de acordo com especificações rígidas, de modo que os tubos e espelhos são cortados de acordo com esses padrões. Alguns materiais (particularmente plásticos) podem ser retificados se forem defeituosos e reciclados. Algum desperdício ocorre nas contas e itens usados ​​para as caixas de objetos. Uma empresa como a C. Bennett Scopes, Inc. leva contas sobressalentes às escolas para uso em projetos de arte. A maioria dos resíduos em uma fábrica caleidoscópio vem de caixas de embalagem que também são recicladas.

Controle de qualidade

A segurança dos funcionários é uma questão crítica. Se plásticos ou acrílicos forem usados, solventes acrílicos são necessários e ventilação adequada deve ser fornecida ao redor de cada trabalhador de acordo com os regulamentos da Administração de Saúde e Segurança Ocupacional (OSHA) e da Agência de Proteção Ambiental (EPA), ambas agências federais. Outras questões de segurança envolvem a mecânica do equipamento; serras de fita podem ser usadas particularmente para cortar peças para protótipos, e um soldador sônico que é barulhento e é usado para selar câmaras de líquido é operado dentro de um isolador de caixa. Plásticos e comprimentos de espelho têm bordas afiadas e deve-se tomar cuidado ao manuseá-los.

Os regulamentos relativos à qualidade dos espelhos e lentes também são verificados. A lente deve ser fixada com firmeza para garantir que nenhum objeto possa cair no olho. Também lascas ou fraturas nos espelhos devem ser substituídas por novos materiais. A caixa do objeto também é marcada para garantir que nenhuma ampola esteja vazando.

O Futuro

No início da década de 1970, os caleidoscópios renasceram no interesse que teve picos e vales menores nos 30 anos seguintes. No século XXI, os caleidoscópios parecem ter seguidores bem estabelecidos como forma de arte, presentes em potencial e objetos de curiosidade para crianças de todas as idades. As convenções realizadas pela Sociedade Brewster são uma excelente medida do bem-estar do caleidoscópio; mais de 30 lojas, países como Japão e Suíça, e centenas de fabricantes e aficionados se reúnem anualmente para apoiar a invenção de Sir David Brewster e trocar idéias. Os membros da sociedade, como outros amadores e entusiastas, acreditam firmemente nas infinitas variações possíveis no caleidoscópio que eles chamam de "doce para os olhos".