Cómo funcionan los caleidoscopios

¿Recuerdas la primera vez que alguien te entregó un caleidoscopio y te invitó a mirar dentro? Es posible que haya escuchado un traqueteo en el otro extremo del tubo de cartón de colores brillantes cuando lo acercó a su ojo como un catalejo. Tal vez eras escéptico, pero cuando te asomaste, te sorprendiste con la explosión de color y el intrincado diseño en el otro extremo. No importa cuánto tiempo jugaste con ese fascinante dispositivo, o cuántas veces giraste o sacudiste el extremo, nunca viste exactamente el mismo patrón dos veces.

Generaciones de personas en los últimos dos siglos han compartido esta experiencia, pero ninguna ha visto imágenes idénticas. Tal vez sea parte del atractivo del caleidoscopio que un dispositivo de tan baja tecnología pueda crear una variedad interminable de arte hermoso, a veces impresionante. Pero el arte dura solo unos momentos antes de ser reemplazado por la siguiente imagen asombrosa.

La palabra caleidoscopio proviene de palabras griegas que significan "hermosa forma de ver". Algunos son tan hermosos y raros que se han vuelto apreciados como objetos de colección, trayendo mucho dinero al mercado: uno se vendió en una casa de subastas en 2000 por más de $ 75,000 [fuente: Kohler ].

A pesar de lo que alguna vez hayas pensado, no es la magia lo que crea las bellas formas del caleidoscopio, sino un conjunto de espejos, ángulos y objetos ordinarios que funcionan de una manera muy científica. En la página siguiente, exploraremos el misterio detrás de esos espejos y formas hermosas, y veremos por qué en realidad no hay ningún misterio. De hecho, en poco tiempo, usted mismo podría estar creando un caleidoscopio para sorprender y deleitar a sus amigos.

1. Explicación de los caleidoscopios
2. Historia de los caleidoscopios
3. Tipos de construcción de caleidoscopio
4. Haz tu propio caleidoscopio

En el nivel más básico, un caleidoscopio está hecho de dos o más espejos o superficies reflectantes colocadas en ángulo entre sí, generalmente formando una forma de V o un triángulo. Un tubo o caja, que a menudo parece un catalejo , es el cuerpo que rodea el conjunto del espejo. Una colección de objetos se coloca en un extremo de los espejos y hay un ojo en el otro extremo.

¡Lo que ves cuando miras por ese ojo nunca será exactamente el mismo dos veces! Si bien el contenedor que contiene los objetos suele ser tan grande o más grande que el tubo del caleidoscopio, solo se refleja la parte de los objetos que caen dentro del espacio del triángulo dentro del portaobjetos.

Considere una pizza cortada en rebanadas. Un solo corte podría representar los objetos que se muestran en el área triangular o en forma de uve de un caleidoscopio. Sin embargo, si colocas esa porción de pizza entre dos espejos en ángulo, lo que verás se verá casi como una pizza entera formada por numerosos reflejos de esa porción, uno al lado del otro.

La geometría básica nos dice que un círculo, como una pizza completa, tiene 360 ​​grados alrededor. Cada porción de pizza o triángulo en el caleidoscopio es una porción de eso. Cuanto más ancha es la cuña, más ancho es el ángulo en su punta; cuanto más delgada es la cuña, menor es el ángulo. El tamaño del ángulo determina cuántas veces se refleja ese corte. Por ejemplo, si su rebanada es una cuarta parte de la pizza entera, el ángulo es de 90 grados. En un caleidoscopio con dos espejos, esa rebanada de pizza aparece cuatro veces en la imagen al final del caleidoscopio. Si el corte tiene la mitad de ese tamaño, un ángulo de 45 grados, se refleja ocho veces en la imagen [fuente: Kohler ]. Cuanto más pequeña es la rebanada, más veces aparece.

Afortunadamente, la imagen en el caleidoscopio promedio es mucho más interesante que la pizza. Incluso la colección más simple de botones ordinarios, cuentas o piezas de vidrio se transforma en un diseño intrincado y hermoso cuando un caleidoscopio hace su trabajo. Esto se debe en parte al principio de simetría. Si dibuja una línea por el centro de un objeto simétrico, las mitades a cada lado de la línea son iguales. Comúnmente, dirías que son imágenes especulares entre sí. En un caleidoscopio, cada imagen repetida es simétrica en relación con la imagen de al lado. Cuanto más precisamente se unan los espejos o las superficies reflectantes, más precisas serán las imágenes simétricas resultantes.

En un caleidoscopio de dos espejos, una cuña de 30 grados tiene 11 reflejos [fuente: Staub ]. Si la cuña original está en la parte superior (a las 12 en punto en la esfera de un reloj), los reflejos a su derecha e izquierda (11 en punto y 1 en punto) son los primeros reflejos de la imagen original. Dada la forma en que la luz incide en un espejo y se refleja en el mismo ángulo, una cuenta azul colocada en el borde derecho de la cuña original aparecería en la misma posición en los bordes izquierdos del primer conjunto de reflejos. Los reflejos a las 10 en punto ya las 2 en punto son el segundo grupo de reflejos; la cuenta azul aparece en los bordes derechos de estas cuñas.

El tercer conjunto de reflejos (9 en punto y 3 en punto) muestra la cuenta azul en el borde izquierdo. La cuenta azul aparece en el borde derecho en el cuarto conjunto de reflejos (8 en punto y 4 en punto). Y aparece en los bordes de la izquierda en el quinto conjunto de reflejos (las 7 y las 5). El reflejo final (6 en punto) muestra la cuenta una vez más en el borde derecho. La forma en que los reflejos de los objetos se mueven de un lado a otro y se combinan con otros en esta danza simétrica forman los patrones que hacen que los caleidoscopios sean tan deliciosos.

La construcción de dos espejos crea un diseño de reflejos en cuña que llenan 360 grados con un fondo negro. Tres o más espejos darán como resultado un diseño que llena todo el espacio con patrones geométricos aún más intrincados y sus reflejos aparentemente interminables. Por ejemplo, tres espejos crean una serie de reflejos triangulares complejos. El ángulo del espejo afecta el patrón.

Debido a que los objetos en el caleidoscopio se mueven, generalmente después de que los agitas o giras el contenedor de objetos, nunca se colocan exactamente de la misma manera por segunda vez, y nunca dos diseños serán perfectamente idénticos.

¿Quieres saber cómo surgió este ingenioso dispositivo? Entonces sigue leyendo.

Tocado por un ángulo

La luz que se refleja en un espejo a menudo se compara con una pelota que rebota. Imagina que dejas caer una pelota hacia abajo; rebotará directamente hacia ti. Sin embargo, si lanzas la pelota para que golpee el suelo a una corta distancia frente a ti, rebotará en el suelo en el mismo ángulo en la dirección opuesta. La luz se comporta de la misma manera. Usando este principio, sería posible, si uno quisiera, predeterminar qué imagen se mostrará cuando un objeto se refleje en un espejo en ángulo.

La evidencia muestra que las piezas de obsidiana pulida (un vidrio volcánico) se usaron como espejos hace 8,000 años [fuente: Enoc ]. Los espejos reflejaban la luz del sol o el fuego en los primeros faros , y hay un registro de una posible ilusión óptica de un mago del antiguo Egipto que involucra un espejo. En el siglo XVII, el "Salón de los Espejos", un corredor adornado con 357 espejos, en el Palacio de Versalles se convirtió en una muestra de la gloria francesa. Los espejos también pueden haber ayudado a lograr la simetría en la planificación de jardines ornamentales, un paso en la dirección del caleidoscopio.

A principios del siglo XIX, se preparó el escenario para este nuevo dispositivo que convirtió los espejos utilitarios en divertidos. A principios del siglo XIX, los científicos estaban explorando conceptos de luz y óptica, mientras que las tecnologías mejoradas también permitieron que las clases medias dedicaran más tiempo y recursos a las actividades de ocio. Los dispositivos conocidos como juguetes filosóficos se convirtieron en una forma de diversión que cumplía una doble función al compartir avances científicos mientras entretenían a las masas.

En 1816, el escocés Dr. David Brewster fue el primero en colocar espejos y objetos en un tubo y llamarlo caleidoscopio. No solo un juguete, el dispositivo también fue diseñado para que lo usaran diseñadores y artistas, quienes podrían inspirarse en los hermosos patrones que podrían crear. Brewster patentó su invento en 1817.

La tecnología del caleidoscopio dio su siguiente paso adelante en 1873. Fue entonces cuando el estadounidense Charles Bush patentó varias mejoras. Agregó un soporte que se podía desmontar fácilmente para transportarlo y una rueda giratoria para ampliar la variedad de diseños posibles. Sin embargo, quizás el avance más ingenioso de Bush llegó en forma de ampollas especiales. Una ampolla es un pequeño vial de vidrio sellado que a menudo contiene medicamentos. Diminutas ampollas ya habían sido utilizadas como objetos en algunos caleidoscopios. La patente de Bush especificaba ampollas con "dos o más líquidos de diferente densidad o carácter, o un líquido con un sólido o sólidos". Bush escribió que los líquidos dentro de las ampollas no deberían poder mezclarse y que cada uno tendría su propio color. Esto permitió diseños aún más intrincados [fuente: Bush ].

El entretenimiento llegó a la cima de la alta tecnología durante el próximo siglo. La radio , el cine y la televisión llevaron los caleidoscopios principalmente a las manos de los niños. Es decir, hasta que una exposición en el Strathmore Hall Arts Center de Maryland en 1985 incluyó más de 100 caleidoscopios y atrajo un gran interés. Pronto siguió el establecimiento de la Brewster Kaleidoscope Society para entusiastas del caleidoscopio.

Hoy, la sociedad incluye a unos 125 artistas de caleidoscopio entre sus miembros. Están ocupados convirtiendo los juguetes filosóficos en arte único. En la página siguiente, veremos la amplia gama de materiales y tipos de caleidoscopios disponibles en la actualidad. Verá que los caleidoscopios han recorrido un largo camino en 200 años.

Juguetes filosóficos

El caleidoscopio no fue el único juguete filosófico que entretuvo e iluminó a la gente en el siglo XIX. Algunos otros incluyeron:

• Thaumatropo : imágenes en el reverso de un disco que se hicieron girar en una cuerda hasta que parecían ser una sola imagen.
• Estereoscopio : un dispositivo con dos imágenes que, cuando se ven juntas, parecen dar una percepción de profundidad.
• Disco estroboscópico : proporcionó una serie de imágenes en rápida sucesión
• Zoótropo : un cilindro con dibujos en el interior que se veían a través de rendijas en el lado opuesto a medida que giraba el cilindro.

[fuente: Wade ]

Hoy en día, el invento del Dr. Brewster está disponible en una amplia gama de precios, desde un dólar más o menos por obsequios baratos para fiestas hasta decenas de miles de dólares por artículos coleccionables hechos a mano. Los materiales utilizados para hacer los cuerpos varían ampliamente en consecuencia. Algunos materiales comunes utilizados incluyen cartón, madera, metales (el latón es común), vidrio (vidrio transparente, vidrieras y más) y plástico.

Probablemente esté más familiarizado con el caleidoscopio en forma de tubo, que se asemeja a un catalejo o telescopio . Sin embargo, las formas de barril también son comunes. Además, algunos son cónicos y otros diseños de forma libre desafían toda descripción. Algunos están equipados con soportes y otros son de mano. Puedes comprar un caleidoscopio en miniatura convertido en un collar o un caleidoscopio de dos lados que te permita a ti y a un amigo ver el mismo diseño desde lados opuestos.

Cuando miras en un caleidoscopio, no se sabe qué objetos podrían estar haciendo el patrón llamativo que ves. Incluso los artículos aburridos y cotidianos pueden convertirse en arte emocionante cuando se les presenta un caleidoscopio. Los objetos típicos pueden incluir piezas de vidrio de colores, cuentas, botones, cintas, ampollas (como se describió anteriormente), confeti, brillantina, elementos "encontrados" y elementos naturales (como plumas o flores).

Algunos caleidoscopios especiales, llamados teleidoscopios, no incluyen objetos en absoluto. Miras a través del vidrio transparente al final del tubo y ves un diseño creado por los reflejos de tu propio entorno.

Los portaobjetos pueden ser de varios diseños diferentes. Las más comunes son las celdas : cajas o cámaras delgadas y redondas que tienen suficiente espacio para que los artículos se muevan. A veces, los objetos están suspendidos en un líquido, pero las células también suelen estar secas. Los portaobjetos pueden incluso tener forma de tubo. Algunas celdas están integradas en el cuerpo del caleidoscopio; otros están unidos al exterior o se deslizan por el costado. Algunos incluso son intercambiables o se abren, lo que permite al usuario agregar diferentes objetos. Todos estos deben estar hechos de un material transparente, como vidrio o plástico, para que los usuarios puedan ver los elementos que contienen. Debe haber alguna fuente de luz para iluminar los objetos; a menudo , la luz del sol o la luz de una lámpara detrás del portaobjetos es suficiente, pero a veces se integra una luz en el dispositivo.

Para agregar aún más variedad, los artesanos del caleidoscopio pueden introducir fondos de diferentes colores. Estos pueden ser discos intercambiables de vidrio o plástico.

Las configuraciones de los espejos dentro del caleidoscopio ayudarán a determinar qué patrón ves cuando miras a través del agujero del ojo. Las construcciones de dos y tres espejos (que forman la V o el triángulo descrito anteriormente) son las más comunes. Sin embargo, los innovadores del caleidoscopio pueden usar espejos cónicos en lugar de rectangulares, o una mayor cantidad de espejos alineados de manera no tradicional, en busca de diseños aún más complejos. Por ejemplo, pueden ser tridimensionales o con forma de paraguas.

Realmente, las personas que crean caleidoscopios solo están limitadas por su imaginación. ¡Hay tantas construcciones de caleidoscopio posibles como patrones creados por los propios caleidoscopios! Usted también puede unirse a este mundo creativo de diseño de caleidoscopio. Sigue leyendo para aprender a hacer el tuyo propio.

Nuevos usos para un dispositivo antiguo

Con el espíritu de invención que dio origen a los caleidoscopios, la gente continúa mejorando los primeros diseños. Por ejemplo, en 1971 se otorgó una patente para un caleidoscopio de juguete y los coleccionistas pueden comprar una fuente de caleidoscopio [fuente: Perhacs ]. Una invención llamada Iamascope es un caleidoscopio interactivo que permite a los usuarios crear el diseño con sus cuerpos y proyectarlo en una pantalla [fuente: Fels ]. Algunos abogan por el uso de caleidoscopios en la meditación. Un estudio de investigación turco incluso descubrió que cuando los niños usaban un caleidoscopio, sentían una reducción del dolor durante un procedimiento médico conocido como venopunción [fuente: Güdücü Tüfekci ]. ¿Quién sabe qué sigue para estos dispositivos?

Aunque los caleidoscopios pueden ser piezas de arte elaboradas y coleccionables que cuestan miles de dólares, puedes hacer las tuyas propias. Dependiendo de lo que tenga a mano, es posible que ni siquiera tenga que gastar un centavo para hacerlo. Esto es lo que necesitas:

Para ponerlo todo junto, sigue estos pasos:

No tengas miedo de experimentar. Es posible que descubra la próxima innovación sorprendente en el diseño de caleidoscopio. Como todos los grandes artesanos, ¡solo estás limitado por tu imaginación!

Visite los enlaces en la página siguiente para obtener más información sobre los caleidoscopios y otros temas relacionados.

Un simulador de patrón de caleidoscopio

Si todo lo que realmente quiere hacer es hacer bonitos patrones simétricos, no construir un caleidoscopio completo, aquí hay un atajo para usted: Kaleidoscope Painter , creado y programado por F. Permadi, le permite crear estos fascinantes diseños en la pantalla de su computadora.

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