Comment fonctionnent les kaléidoscopes

Vous souvenez-vous de la première fois que quelqu'un vous a tendu un kaléidoscope et vous a invité à regarder à l'intérieur ? Vous avez peut-être entendu un cliquetis à l'extrémité du tube en carton aux couleurs vives lorsque vous l'avez porté à vos yeux comme une longue-vue. Peut-être étiez-vous sceptique, mais lorsque vous avez jeté un coup d'œil, vous avez été étonné par l'éclat de couleur et le design complexe à l'autre bout. Peu importe combien de temps vous avez joué avec cet appareil fascinant, ou combien de fois vous avez tourné ou secoué la fin, vous n'avez jamais vu exactement le même motif deux fois.

Des générations de personnes au cours des deux derniers siècles ont partagé cette expérience, mais personne n'a jamais vu d'images identiques. Cela fait peut-être partie de l'attrait du kaléidoscope qu'un appareil aussi rudimentaire puisse créer un éventail sans fin d'œuvres d'art magnifiques, parfois époustouflantes. Mais l'art ne dure que quelques instants avant d'être remplacé par la prochaine image étonnante.

Le mot kaléidoscope vient des mots grecs signifiant "belle forme à voir". Certains sont si beaux et rares qu'ils sont devenus des objets de collection prisés, rapportant beaucoup d'argent sur le marché : un vendu dans une maison de vente aux enchères en 2000 pour plus de 75 000 $ [source : Kohler ].

Contrairement à ce que vous avez pu penser, ce n'est pas la magie qui crée les belles formes du kaléidoscope, mais plutôt un assemblage de miroirs, d'angles et d'objets ordinaires fonctionnant de manière très scientifique. À la page suivante, nous explorerons le mystère derrière ces miroirs et ces belles formes, et nous verrons pourquoi il n'y a vraiment aucun mystère. En fait, d'ici peu, vous pourriez créer vous-même un kaléidoscope, pour émerveiller et ravir vos amis.

1. Les kaléidoscopes expliqués
2. Histoire des kaléidoscopes
3. Types de construction de kaléidoscope
4. Fabriquez votre propre kaléidoscope

Au niveau le plus élémentaire, un kaléidoscope est composé de deux ou plusieurs miroirs ou surfaces réfléchissantes positionnés à un angle l'un par rapport à l'autre, formant généralement une forme en V ou un triangle. Un tube ou boîtier - ressemblant souvent à une longue -vue - est le corps entourant l'ensemble de miroir. Une collection d'objets est positionnée à une extrémité des miroirs, et il y a un trou pour les yeux à l'autre extrémité.

Ce que vous voyez lorsque vous regardez à travers ce trou pour les yeux ne sera jamais exactement le même deux fois ! Alors que le conteneur contenant les objets est généralement aussi grand que -- ou plus grand que -- le tube du kaléidoscope, seule la partie des objets qui tombent dans l'espace du triangle à l'intérieur du porte-objet est réfléchie.

Considérez une pizza coupée en tranches. Une seule tranche peut représenter les objets affichés dans la zone en forme de V ou triangulaire d'un kaléidoscope. Cependant, si vous placez cette tranche de pizza entre deux miroirs inclinés, ce que vous verriez ressemblerait presque à une pizza entière composée de nombreux reflets de cette tranche, côte à côte.

La géométrie de base nous dit qu'un cercle, comme une pizza complète, fait 360 degrés autour. Chaque part de pizza ou triangle dans le kaléidoscope en est une partie. Plus le coin est gros, plus l'angle est large à son point; plus le coin est fin, plus l'angle est petit. La taille de l'angle détermine combien de fois cette tranche est réfléchie. Par exemple, si votre tranche représente un quart de la pizza entière, l'angle est de 90 degrés. Dans un kaléidoscope à deux miroirs, cette tranche de pizza apparaît quatre fois dans l'image à la fin du kaléidoscope. Si la tranche fait la moitié de cette taille - un angle de 45 degrés - elle est reflétée huit fois dans l'image [source : Kohler ]. Plus la tranche est petite, plus elle apparaît souvent.

Heureusement, l'image dans le kaléidoscope moyen est bien plus intéressante que la pizza. Même la collection la plus simple de boutons ordinaires, de perles ou de morceaux de verre se transforme en un design complexe et magnifique lorsqu'un kaléidoscope fait son travail. Cela est dû en partie au principe de symétrie. Si vous tracez une ligne au centre d'un objet symétrique, les moitiés de chaque côté de la ligne sont identiques. Généralement, vous diriez qu'ils sont des images miroir l'un de l'autre. Dans un kaléidoscope, chaque image répétée est symétrique par rapport à l'image à côté. Plus les miroirs ou les surfaces réfléchissantes sont assemblés avec précision, plus les images symétriques résultantes seront précises.

Dans un kaléidoscope à deux miroirs, un coin de 30 degrés a 11 réflexions [source : Staub ]. Si le coin d'origine est tout en haut (à 12h sur un cadran d'horloge), les reflets à sa droite et à sa gauche (11h et 1h) sont les premiers reflets de l'image d'origine. Étant donné la façon dont la lumière frappe un miroir et se réfléchit au même angle, une perle bleue placée sur le bord droit du coin d'origine apparaîtrait dans la même position sur les bords gauches du premier ensemble de réflexions. Les réflexions à 10 heures et 2 heures sont le deuxième ensemble de réflexions ; la perle bleue apparaît sur les bords droits de ces cales.

La troisième série de reflets (9 heures et 3 heures) montre la perle bleue en arrière sur le bord gauche. La perle bleue apparaît sur le bord droit dans le quatrième ensemble de réflexions (8 heures et 4 heures). Et il apparaît sur les bords gauches dans la cinquième série de réflexions (7 heures et 5 heures). Le reflet final (6 heures) montre à nouveau le bourrelet sur le bord droit. La façon dont les reflets des objets se déplacent d'un côté à l'autre et se combinent avec d'autres dans cette danse symétrique forment les motifs qui rendent les kaléidoscopes si délicieux.

La construction à deux miroirs crée une conception de reflets en coin remplissant 360 degrés avec un fond noir. Trois miroirs ou plus donneront un design qui remplit tout l'espace avec des motifs géométriques encore plus complexes et leurs reflets apparemment sans fin. Par exemple, trois miroirs créent une série de réflexions triangulaires complexes. L'angle du miroir affecte le motif.

Parce que les objets du kaléidoscope bougent - généralement après les avoir secoués ou fait pivoter le conteneur d'objets - ils ne sont jamais disposés exactement de la même manière une seconde fois, et deux conceptions ne seront jamais parfaitement identiques.

Vous voulez savoir comment cet appareil ingénieux a vu le jour ? Alors lisez la suite.

Touché par un angle

La lumière réfléchie par un miroir est souvent comparée à une balle qui rebondit. Imaginez que vous laissiez tomber une balle vers le bas ; il rebondira directement sur vous. Si vous lancez la balle de manière à ce qu'elle touche le sol à une courte distance devant vous, elle rebondira sur le sol sous le même angle dans la direction opposée. La lumière se comporte de la même manière. En utilisant ce principe, il serait possible - si on le voulait - de pré-déterminer quelle image sera affichée lorsqu'un objet est réfléchi par un miroir incliné.

Les preuves montrent que des morceaux d' obsidienne polie (un verre volcanique) ont été utilisés comme miroirs il y a déjà 8 000 ans [source : Enoch ]. Les miroirs reflétaient la lumière du soleil ou le feu dans les premiers phares , et il existe un enregistrement d'une possible illusion d'optique par un ancien magicien égyptien impliquant un miroir. Au 17ème siècle, la "Galerie des Glaces" - un couloir orné de 357 miroirs - du château de Versailles est devenue un étalage de la gloire française. Les miroirs ont peut-être également aidé à atteindre la symétrie dans la planification des jardins ornementaux, un pas dans la direction du kaléidoscope.

Au début du 19e siècle, le décor était planté pour ce nouvel appareil qui transformait les miroirs utilitaires en amusement. Au début des années 1800, les scientifiques exploraient les concepts de lumière et d'optique, tandis que l'amélioration des technologies permettait également aux classes moyennes de consacrer plus de temps et de ressources aux activités de loisirs. Les appareils connus sous le nom de jouets philosophiques sont devenus une forme d'amusement qui remplissait une double fonction en partageant les avancées scientifiques tout en divertissant les masses.

En 1816, l'Ecossais Dr. David Brewster fut le premier à disposer des miroirs et des objets dans un tube et à l'appeler un kaléidoscope. Pas seulement un jouet, l'appareil était également destiné à être utilisé par des designers et des artistes, qui pourraient être inspirés par les beaux motifs qu'ils pourraient créer. Brewster a breveté son invention en 1817.

La technologie du kaléidoscope a fait son prochain bond en avant en 1873. C'est alors que l'Américain Charles Bush a breveté plusieurs améliorations. Il a ajouté un support qui pouvait être facilement démonté pour la portabilité et une roue rotative pour élargir la variété des conceptions possibles. Cependant, l'avancée la plus ingénieuse de Bush est peut-être venue sous la forme d'ampoules spéciales. Une ampoule est un petit flacon en verre scellé contenant souvent un médicament. De minuscules ampoules avaient déjà été utilisées comme objets dans certains kaléidoscopes. Le brevet de Bush spécifiait des ampoules avec "deux ou plusieurs liquides de densités ou de caractères différents, ou un liquide avec un solide ou des solides". Bush a écrit que les liquides contenus dans les ampoules ne devraient pas pouvoir se mélanger et que chacun aurait sa propre couleur. Cela a permis des conceptions encore plus complexes [source : Bush ].

Le divertissement a pris le devant de la scène high-tech au cours du siècle suivant. La radio , le cinéma et la télévision ont poussé les kaléidoscopes principalement entre les mains des enfants. C'est-à-dire jusqu'à ce qu'une exposition au Strathmore Hall Arts Center du Maryland en 1985 comprenne plus de 100 kaléidoscopes et suscite un grand intérêt. La création de la Brewster Kaleidoscope Society pour les amateurs de kaléidoscope a rapidement suivi.

Aujourd'hui, la société compte environ 125 artistes de kaléidoscope parmi ses membres. Ils transforment activement les jouets philosophiques en art unique. À la page suivante, nous examinerons la vaste gamme de matériaux et de types de kaléidoscopes disponibles aujourd'hui. Vous verrez que les kaléidoscopes ont parcouru un long chemin en 200 ans.

Jouets philosophiques

Le kaléidoscope n'était pas le seul jouet philosophique qui divertissait et éclairait les gens au XIXe siècle. Certains autres inclus:

• Thaumatrope - images au verso d'un disque qui ont été tournées sur une ficelle jusqu'à ce qu'elles semblent être une seule image
• Stéréoscope - un appareil avec deux images qui, lorsqu'elles sont vues ensemble, apparaissent donne une perception de la profondeur
• Disque stroboscopique - a fourni une série d'images en succession rapide
• Zoetrope - un cylindre avec des dessins à l'intérieur qui ont été vus à travers des fentes sur le côté opposé lorsque le cylindre tournait

[source : Wade ]

Aujourd'hui, l'invention du Dr Brewster est disponible dans une large gamme de prix - d'environ un dollar pour des cadeaux bon marché à des dizaines de milliers de dollars pour des objets de collection fabriqués à la main. Les matériaux utilisés pour fabriquer les corps varient considérablement en conséquence. Certains matériaux couramment utilisés comprennent le carton, le bois, les métaux (le laiton est courant), le verre (verre clair, vitrail et plus) et le plastique.

Vous êtes probablement le plus familier avec le kaléidoscope en forme de tube, qui ressemble à une longue-vue ou à un télescope . Cependant, les formes de tonneau sont également courantes. De plus, certains sont coniques et d'autres de forme libre défient toute description. Certains sont équipés de supports et d'autres sont tenus à la main. Vous pouvez acheter un kaléidoscope miniature transformé en collier ou un kaléidoscope à deux faces qui vous permet, à vous et à un ami, de voir le même motif de côtés opposés.

Lorsque vous regardez dans un kaléidoscope, vous ne savez pas quels objets pourraient créer le motif frappant que vous voyez. Même les objets ennuyeux du quotidien peuvent devenir des œuvres d'art passionnantes lorsqu'ils sont introduits dans un kaléidoscope. Les objets typiques peuvent inclure des morceaux de verre coloré, des perles, des boutons, des morceaux de ruban, des ampoules (comme décrit précédemment), des confettis, des paillettes, des objets "trouvés" et des objets naturels (comme des plumes ou des fleurs).

Certains kaléidoscopes spéciaux, appelés téléidoscopes, n'incluent aucun objet. Vous regardez à travers le verre transparent à l'extrémité du tube et voyez un design créé par les reflets de votre propre environnement.

Les porte-objets peuvent être de plusieurs conceptions différentes. Les plus courantes sont les cellules - des boîtes ou des chambres minces et rondes qui ont suffisamment d'espace pour que les objets puissent bouger. Parfois, les objets sont suspendus dans un liquide, mais les cellules sont aussi souvent sèches. Les porte-objets peuvent même être en forme de tube. Certaines cellules sont intégrées dans le corps du kaléidoscope ; d'autres sont attachés à l'extérieur ou glissés par le côté. Certains sont même interchangeables, ou s'ouvrent, permettant à l'utilisateur d'ajouter différents objets. Tous ces éléments doivent être faits d'un matériau transparent, comme le verre ou le plastique, afin que les utilisateurs puissent voir les éléments à l'intérieur. Il doit y avoir une source de lumière pour éclairer les objets ; souvent la lumière du soleil ou la lumière d'une lampe derrière le porte-objet suffit, mais parfois une lumière est intégrée à l'appareil.

Pour ajouter encore plus de variété, les artisans du kaléidoscope peuvent introduire des arrière-plans de différentes couleurs. Il peut s'agir de disques interchangeables en verre ou en plastique.

Les configurations de miroir dans le kaléidoscope aideront à déterminer le motif que vous voyez lorsque vous regardez à travers le trou de l'œil. Les constructions à deux et trois miroirs (faisant le vé ou le triangle décrit précédemment) sont les plus courantes. Cependant, les innovateurs du kaléidoscope peuvent utiliser des miroirs coniques au lieu de miroirs rectangulaires, ou un plus grand nombre de miroirs alignés de manière non traditionnelle, à la recherche de conceptions encore plus complexes. Par exemple, ils peuvent être en 3D ou en forme de parapluie.

Vraiment, les gens qui créent des kaléidoscopes ne sont limités que par leur imagination. Il existe autant de constructions de kaléidoscopes possibles que de motifs créés par les kaléidoscopes eux-mêmes ! Vous aussi, vous pouvez rejoindre ce monde créatif du design kaléidoscope. Lisez la suite pour apprendre à créer le vôtre.

Nouvelles utilisations pour un ancien appareil

Dans l'esprit d'invention qui a donné naissance aux kaléidoscopes, les gens continuent d'améliorer les premières conceptions. Par exemple, en 1971, un brevet a été accordé pour un jouet à tirer kaléidoscope et les collectionneurs peuvent acheter une fontaine kaléidoscope [source : Perhacs ]. Une invention appelée Iamascope est un kaléidoscope interactif qui permet aux utilisateurs de créer le dessin avec leur corps et de le projeter sur un écran [source : Fels ]. Certains préconisent l'utilisation de kaléidoscopes dans la méditation. Une étude de recherche turque a même révélé que lorsque les enfants utilisaient un kaléidoscope, ils ressentaient une réduction de la douleur lors d'une procédure médicale connue sous le nom de ponction veineuse [source : Güdücü Tüfekci ]. Qui sait quelle est la prochaine étape pour ces appareils ?

Bien que les kaléidoscopes puissent être élaborés, des œuvres d'art de collection coûtant des milliers de dollars, vous pouvez créer les vôtres. Selon ce que vous avez sous la main, vous n'aurez peut-être même pas à dépenser un centime pour le faire. Voici ce dont vous avez besoin :

Pour tout assembler, suivez ces étapes :

N'ayez pas peur d'expérimenter. Vous découvrirez peut-être la prochaine innovation étonnante dans la conception de kaléidoscopes. Comme tous les grands artisans, vous n'êtes limité que par votre imagination !

Visitez les liens sur la page suivante pour en savoir plus sur les kaléidoscopes et d'autres sujets connexes.

Un simulateur de motif kaléidoscope

Si tout ce que vous voulez vraiment faire est de créer de jolis motifs symétriques, pas de construire un kaléidoscope entier, voici un raccourci pour vous : Le Kaleidoscope Painter , créé et programmé par F. Permadi, vous permet de créer ces motifs fascinants sur votre écran d'ordinateur.

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