Caleidoscopio

El caleidoscopio hace magia con luz y espejos. Puede considerarse un juguete para niños (o un juguete para todas las edades), pero también es un dispositivo óptico simple con aplicaciones técnicas para diseñadores y patronistas. Las palabras griegas son la fuente del nombre; viene de kalos, eidos, y skopios que significa hermoso, forma y vista, respectivamente.

Antecedentes

El cuerpo del caleidoscopio tiene dos partes principales, el tubo de visualización (con un ocular en un extremo) y la caja o caja del objeto en el extremo opuesto del tubo. La caja de objetos es una caja delgada y plana hecha de dos discos de vidrio y una banda que rodea los bordes y sostiene los discos y los objetos encerrados. Esos objetos son fragmentos de vidrio coloreado, cuentas, oropel u otros materiales reflectantes.

El disco exterior de la caja de objetos está rectificado para que difunda la luz entrante; es decir, actúa como una pantalla. El tubo de visualización tiene un ocular de vidrio en un extremo; puede ser un cristal común o una lente óptica con propiedades de aumento. Dentro del tubo, se unen tres tiras de espejos para formar un triángulo; los ángulos de los espejos también afectan la vista a través del caleidoscopio. Por lo general, tienen un ángulo de 45 ° o 60 °. Cuando la caja de objetos se gira o se golpea, el vidrio o los objetos que se encuentran en el interior se mueven y dan vueltas libremente. Cuando el espectador mira a través del ocular hacia una fuente de luz, los espejos producen un orden simétrico de los objetos que caen y los multiplican seis, ocho o más veces, según los ángulos de los espejos.

Una variación del caleidoscopio, el teleidoscopio, reemplaza la caja del objeto con otra lente que permite al espectador mirar un objeto distante y verlo en múltiples. Aún otras variaciones usan más espejos. Dos espejos tienen la ventaja de producir un patrón centrado; múltiples espejos dividen y duplican la imagen muchas veces. El caleidoscopio es infinitamente entretenido porque los patrones y combinaciones son infinitos y no son permanentes a menos que sean fotografiados.

Historial

Aunque los antiguos griegos, incluido el matemático Ptolomeo, habían contemplado los efectos de apoyarse en múltiples espejos, el caleidoscopio es la creación de un solo hombre. David Brewster (1781-1868) nació en Escocia y se educó para convertirse en ministro en la Universidad de Edimburgo. Sin embargo, los estudios universitarios lo expusieron a las maravillas de la ciencia y abandonó la iglesia en favor de estudiar las propiedades de la luz. Se convirtió en un experto en polarización de la luz (las propiedades lineales y planas de la luz), la reflexión de la luz usando metal y la absorción de la luz. Por sus descubrimientos científicos, Brewster fue elegido miembro de la Royal Society (la principal organización científica de Gran Bretaña) en 1815 y nombrado caballero en 1831.

Brewster inventó y patentó el caleidoscopio en 1816. Describió su estructura y operaciones en un artículo científico de 174 páginas titulado Tratado sobre el caleidoscopio. En su tratado, Brewster calculó que 24 fragmentos de vidrio en la caja de objetos de un caleidoscopio podrían crear más de 1.4 x 1033 vistas fugaces. También describió las combinaciones de colores más efectivas para caleidoscopios basadas en las propiedades de la luz. En la década de 1840, utilizó dos lentes para producir un efecto tridimensional al crear el estereoscopio. También fue un destacado defensor de la lente plana Fresnel adoptada por los británicos para los faros y se le atribuyó haber salvado miles de vidas al proteger a los barcos contra los naufragios. Brewster enseñó en la Universidad de Edimburgo y la Universidad de St. Andrews en Escocia, fue uno de los primeros editores de la Enciclopedia Británica y publicó muchos libros y artículos científicos.

Después de su invención en 1816, el caleidoscopio ganó popularidad en Europa occidental, y el primero en aparecer en los Estados Unidos se informó en 1870. Se convirtió en un juguete favorito para los niños, pero también en un entretenimiento para adultos en juegos de salón como ver fotografías estereoscópicas. y jugando a las charadas. Los caleidoscopios más famosos, además de los originales de Brewster, fueron hechos por Charles G. Bush de Boston. El caleidoscopio Bush se construyó con un tubo de visualización de cartón negro con bandas, un latón rueda para girar la caja de objetos y un soporte de madera. Fueron los objetos los que hicieron que la versión de Bush fuera única (y un valioso objeto de colección en la actualidad). Usó 35 objetos de varios colores y formas, pero algunos estaban llenos de líquido que contenía burbujas de aire. Las burbujas de aire se movían a través del líquido incluso cuando el observador mantenía inmóvil la caja del objeto. Bush obtuvo las patentes para los objetos llenos de líquido (ampollas), por su método de sumar y restar objetos sin desarmar completamente la caja, y para soportes y otros accesorios de caleidoscopio.

Como herramienta para los diseñadores, el caleidoscopio produce gamas de colores y patrones que se utilizan para crear alfombras, vidrieras, joyas, patrones arquitectónicos, papel tapiz, tapices tejidos e ideas para pintores. El caleidoscopio perdió el interés popular a principios del siglo XX, pero revivió a finales de la década de 1970 cuando los nuevos estilos y el carácter coleccionable de los caleidoscopios antiguos despertaron la curiosidad de las nuevas generaciones. El caleidoscopio de Bush con los objetos llenos de líquido se vendió en 1873 por 2 dólares; los coleccionistas de principios del siglo XXI pagan voluntariamente más de 1.000 dólares.

Materias primas

Los tipos de materiales que se pueden usar para hacer caleidoscopios son casi tan infinitos como las imágenes que producen sus espejos. El tubo de visualización puede estar hecho de papel, cartón, plástico, acrílico, madera, plexiglás, latón, cobre, plata esterlina y otros metales y materiales. La tapa del extremo que contiene el orificio del ojo está hecha de un material compatible con el tubo de visualización. El ojo o la mirilla y las dos caras de la caja del objeto suelen estar hechas de plástico o vidrio. Los objetos en la caja pueden ser fragmentos de roca o minerales, piedras preciosas, cuentas, ampollas de vidrio o plástico (llenas o sin llenar), conchas, trozos de vidrio, trozos de metal, pequeñas baratijas o cualquier combinación de estos. Los objetos se pueden elegir en función de la similitud o la variedad de colores. Dentro del tubo, los espejos son fundamentales para formar las imágenes. La cinta los mantiene unidos y algún tipo de relleno o relleno como periódico, algodón o espuma de poliestireno evita que los espejos golpeen contra el interior del tubo. También se puede usar cinta para sujetar las tapas de los extremos y la caja de objetos en su lugar. Se pueden hacer otros conectores o materiales de sujeción, accesorios y adornos para que coincidan con el aspecto del caleidoscopio.

Diseño

El diseñador del caleidoscopio elige el tamaño, los materiales para la carcasa, la orientación de los espejos, el tipo de carcasa del objeto o rueda giratoria y los objetos para dar forma a las vistas. Todas estas opciones afectan el precio del caleidoscopio (tanto para producir como para comprar) tanto como el tipo de imágenes que el diseñador está tratando de crear. Se han hecho caleidoscopios en miniatura que se pueden unir a un llavero a aquellos que son tan altos como una persona. Los estuches se pueden fabricar con materiales simples como papel, plástico y madera; Se eligen muchas variedades de metales, desde latón hasta modelos de plata esterlina y chapados en oro. Si el extremo del caleidoscopio es una rueda giratoria, esa rueda puede estar hecha de piedras preciosas, vidrieras, finas rodajas de ágata y otros minerales y rocas, y más. Las cajas de objetos pueden estar llenas de cristales, vidrio que contenga hilos incrustados (vidrio laticcino), adornos, piedras preciosas, conchas marinas, astillas de vidrio o cápsulas llenas de líquido (ampollas). Los caleidoscopios también pueden utilizar fuentes de luz o filtros de luz distintos de la luz natural. Los osciloscopios electrónicos, osciloscopios con suspensión de aceite, osciloscopios de luz polarizada y osciloscopios para proyectores son ejemplos.

Los diseñadores pueden tener un estilo individual, un material con el que prefieren trabajar, un tipo particular de imagen o vista que desean crear u objetivos relacionados con complacer a sus clientes. Algunos están hechos para ser regalos ideales y otros son creaciones únicas para coleccionistas. Una vez más, muchos problemas e ideas pueden motivar al diseñador de caleidoscopios. La diseñadora internacionalmente conocida Carolyn Bennett hace caleidoscopios a partir de acrílicos. Sus tubos de visualización son a menudo cuadrados o rectangulares y parecen esculturas interesantes desde el exterior, además de producir imágenes preciosas en el interior. Para mantener bajos los costos, utiliza tamaños de stock de plásticos y otros materiales, pero el diseño siempre refleja el entorno o el carácter del coleccionista o diseñador más que la facilidad de fabricación. Aproximadamente la mitad de sus diseños están hechos para adaptarse a los colores y presupuestos de clientes que incluyen museos y corporaciones; sus diseños hechos para tiendas se adaptan a los ojos de su artista con cierta consideración por los aspectos de ingeniería y la capacidad de construcción.

Los caleidoscopios han generado un vocabulario que describe sus capacidades de ajuste de luz, materiales y construcción. El vidrio dicromático produce diferentes colores según el ángulo de incidencia de la luz. El vidrio intermitente es un espejo hecho de dos colores, uno superpuesto al otro. El endoscopio de suspensión de aceite contiene aceite en la caja del objeto junto con trozos de vidrio u otros materiales que flotan en el aceite. El vidrio desplomado se calienta hasta que se dobla; En la caja de objetos de algunos diseños se guardan trozos de vidrio derrumbado. El vidrio caliente es vidrio de desecho que se calienta hasta que se fusiona y luego se pinta. El teleidoscopio (combinación de un telescopio y un caleidoscopio) reemplaza la caja del objeto con otra lente para que el árbol o pájaro que se ve a través del teleidoscopio se refleje en múltiplos. Estos términos y muchos otros caracterizan la variedad disponible en caleidoscopios.

El proceso de fabricación

El caleidoscopio descrito en esta sección es una versión simple y muchos de los materiales no están detallados. Como sugieren las secciones anteriores, la elección disponible para los diseñadores de caleidoscopios en ciernes es casi ilimitada; y, aunque algunos caleidoscopios (especialmente juguetes) se producen en masa, la "fabricación" de un caleidoscopio es creativa y artística.

• 1 El diámetro interior del tubo determina el tamaño de los espejos que se insertarán. El tubo se selecciona o se fabrica, y el círculo interior se dibuja en una hoja de papel. Se usa una brújula para bisecar el círculo y subdividirlo en seis partes iguales para medir y planificar un sistema de tres espejos que forman un triángulo equilátero (un triángulo con lados de igual longitud y ángulos internos que son todos de 60 °). Al conectar todos los puntos de las seis subdivisiones del círculo, se puede dibujar el contorno de los tres espejos y se mide el ancho de los espejos. Aproximadamente 0,13-0,25 pulgadas (0,32-0,64 cm) se restan del ancho de cada espejo para permitir el grosor del espejo. Se utilizan tres piezas para crear una imagen clara, aunque el fabricante puede elegir muchas otras configuraciones. Las longitudes del espejo son iguales a la longitud del tubo menos el espacio en el extremo del tubo para la cámara del objeto. Para un caleidoscopio básico de mano se debe permitir un espacio del orden de 0,5 l en (1,27-2,54 cm).
• 2 El fabricante de caleidoscopios puede cortar sus propios espejos o hacer que los corten en una tienda de vidrio. Por lo general, se elige el espejo de primera superficie con el plateado en la superficie. A continuación, los espejos se pegan con cinta adhesiva para que quepan dentro del tubo de visualización. Esto se hace uniendo los espejos con una mano imitando el tubo y con la otra libre para pegar. Los espejos están alineados de modo que el borde de un espejo quede asentado sobre la superficie o cara del adyacente, que a su vez tiene su borde asentado sobre la cara del tercero. Si los espejos están conectados borde a borde en lugar de borde a cara, la imagen se torcerá. Con los tres espejos unidos, la cinta se enrolla alrededor del exterior en una espiral.
• 3 La tapa del extremo con el orificio para el ojo se hace cortando un círculo tan grande como el diámetro exterior del tubo de visualización de un material que coincida o sea compatible con el material que forma el tubo. Se corta un círculo concéntrico más pequeño de la tapa del extremo y se pega o pega un trozo de plástico para sujetarlo sobre la abertura en el interior de la tapa. Este agujero puede dejarse descubierto, pero una cubierta transparente es una buena medida de seguridad para evitar que cualquier objeto de la caja o del interior del tubo caiga en el ojo del espectador. Se puede usar acrílico, mylar, acetato o una lente óptica para la mirilla. La tapa del extremo se puede pegar o pegar con cuidado al extremo del tubo; en diseños más elaborados, estos se convierten formalmente en accesorios que se pueden atornillar o montar especialmente en el tubo.
• 4 Con el extremo de visualización ahora cerrado, el fabricante desliza el conjunto de espejos ensamblados dentro del tubo. Si el triángulo de los espejos vibra Los diferentes ángulos de los espejos crean diferentes vistas a través del caleidoscopio. en el tubo, se saca y se envuelve papel, tela u otro material protector alrededor de la parte exterior de los espejos hasta que encajen de forma segura. Las "palomitas de maíz" de poliestireno plástico o trozos de papel se pueden empujar hacia abajo a lo largo de los espejos para asegurarlos, pero es probable que estén descentrados, lo que, nuevamente, sesgará la imagen. Los espejos se empujan hacia adentro para apoyarse en la tapa del extremo y dejar espacio en el otro extremo del tubo para la caja del objeto.
• 5 El dibujo del diámetro interior del tubo que se hizo anteriormente van ahora se utiliza para hacer piezas de plástico para los dos extremos de la caja del objeto. Se corta un círculo de plástico transparente y se inserta en el tubo para que encaje contra los extremos de los espejos; debe encajar de manera que quede perpendicular a las paredes del tubo. La distancia entre esta pieza de plástico y el extremo abierto del tubo es el grosor de la cámara. Después de medir este grosor, el fabricante corta un trozo de cartón que es tan ancho como el grosor de la cámara y tan largo como la circunferencia interior del tubo. El fabricante ablanda el cartón trabajándolo entre los dedos para que se pueda enrollar alrededor del interior del tubo. Debe probarse para que encaje sin problemas, luego sacarlo, pegarlo y fijarlo en el tubo. Esta pieza de cartón sostiene el extremo interior de plástico de la caja de objetos en su lugar, y también alisa cualquier espacio en esa pieza de plástico para que no se puedan ver. A continuación, se corta el círculo de plástico exterior. Esto también puede estar hecho de plástico transparente o puede lijarse para hacer que la superficie sea translúcida. Si se deja claro o transparente, parte del mundo exterior se mostrará a través de la caja del objeto. Un acabado translúcido difuminará la luz entrante (y su imagen), por lo que las cuentas internas son los objetos enfocados.
• 6 El fabricante de caleidoscopios ahora puede comenzar a agregar cuentas u otros materiales a la caja del objeto. Como sugieren las descripciones anteriores, se pueden elegir casi todos los elementos coloridos como objetos. El fabricante agrega cuentas u objetos a la caja y se asoma por el extremo de visualización para verificar el equilibrio del color. Cuando se selecciona la combinación correcta de objetos, el círculo final esmerilado se pega con cinta o pegamento en su lugar. Para este caleidoscopio simple, la caja del objeto no está torcida en relación con el tubo de visualización. En cambio, se gira todo el tubo para cambiar las imágenes.

Subproductos / Residuos

La fabricación de caleidoscopios genera pocos residuos. Las versiones fabricadas se fabrican con especificaciones estrictas, por lo que los tubos y espejos se cortan según esos estándares. Algunos materiales (especialmente los plásticos) se pueden rectificar si son defectuosos y se reciclan. Se produce algún desperdicio en las cuentas y los artículos utilizados para los estuches de objetos. Una empresa como C. Bennett Scopes, Inc., lleva cuentas de repuesto a las escuelas para usarlas en proyectos de arte. La mayoría de los desechos en una fábrica de caleidoscopios proviene de cajas de embalaje que también se reciclan.

Control de calidad

La seguridad de los empleados es un tema crítico. Si se utilizan plásticos o acrílicos, se necesitan disolventes acrílicos y se debe proporcionar una ventilación adecuada alrededor de cada trabajador de acuerdo con las regulaciones de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) y la Agencia de Protección Ambiental (EPA), ambas agencias federales. Otros problemas de seguridad involucran a la mecánica del equipo; Las sierras de cinta se pueden usar particularmente para cortar piezas para prototipos, y un soldador sónico que es ruidoso y se usa para sellar cámaras de líquido se opera dentro de una caja aislante. El plástico y los espejos tienen bordes afilados y se debe tener cuidado al manipularlos.

También se comprueban las normas relativas a la calidad de los espejos y las lentes. La lente debe estar firmemente sujeta para garantizar que ningún objeto pueda caer dentro del ojo. Además, las virutas o fracturas en los espejos deben reemplazarse con materiales nuevos. La casilla del objeto también está marcada para asegurarse de que las ampollas no tengan fugas.

El futuro

A principios de la década de 1970, los caleidoscopios experimentaron un renacimiento en el interés que luego tuvo picos y valles más pequeños en los siguientes 30 años. En el siglo XXI, los caleidoscopios parecen tener un público bien establecido como forma de arte, regalos potenciales y objetos de curiosidad para niños de todas las edades. Las convenciones celebradas por la Sociedad Brewster son una excelente medida del bienestar del caleidoscopio; más de 30 tiendas, países como Japón y Suiza, y cientos de fabricantes y aficionados se reúnen anualmente para apoyar la invención de Sir David Brewster e intercambiar ideas. Los miembros de la sociedad, como otros aficionados y entusiastas, creen firmemente en las infinitas variaciones que son posibles en el caleidoscopio al que llaman "dulces para la vista".