萬花筒藏三角鏡柱 幻化繽紛世界

文章日期:2022年01月18日

【明報專訊】要數神秘又浪漫的玩具,萬花筒肯定榜上有名。只要輕輕轉動筒身,旋即帶你進入一個奇幻世界,五彩繽紛的景象,叫人着迷。不過,原來夢幻般的仙境,只靠一種東西打造出來!小朋友,想揭開萬花筒的神秘面紗嗎?只要明白背後的科學原理,你都可以輕易DIY一個百變萬花筒啊!

好玩的玩具,不一定涉及高科技或人工智能,流傳了超過兩個世紀的萬花筒就是好例子。「它只是一種光學玩具。」宣道會陳元喜小學創科及資優教育主任甘浩然(甘sir)說。

萬花筒神奇之處,在於它可以綻放千變萬化的圖案,卻不靠任何複雜的「機關」。甘sir表示,製作萬花筒的材料十分簡單,在家居都不難找到,「只是紙筒、彩珠、透明膠片等,但最重要的,就是能反光的鏡面紙」。

利用光學原理 反射對稱圖案

要解釋萬花筒的成像原理,必須先了解光的傳播方式。小朋友,你還記得光的特性嗎?對!光是以直線傳播的,當光線照射在平滑的表面時,例如我們日常使用的平面鏡,鏡子便能夠有規則地把光線反射出去,產生影像。萬花筒正正是利用光和鏡的反射原理去建構的。

聰明的孩子看到這裏,或許會立即質疑,平日照鏡子,也只會看見一個影像,並沒有產生如萬花筒般的視覺效果啊!甘sir解釋,關鍵在於萬花筒內藏的,其實不止一張鏡面紙,「至少需要3張,並且反光面要向內,形成一個三角柱體」。這樣,當光線進入紙筒,3張鏡面紙就充當成3面鏡,同時間把紙筒底部的彩珠作出多次反射,由孔中看去,即可觀賞到多個對稱的圖案,就好像一朵朵綻放的花。

鏡子夾角大小 影響成像數目

基於這個科學原理,萬花筒內藏的鏡子數目多寡,以及不同的柱體形狀,都會為圖案帶來變化。小朋友,不如一起來做個實驗,試試用4張鏡面紙組成四邊形柱體、用5張鏡面紙組成五邊形柱體,甚至用6張鏡面紙組成六邊形柱體,然後置於萬花筒之中,再記錄所呈現的圖案變化吧!

甘sir還有一個小貼士給大家,「鏡子間的夾角大小,都會令構圖出現變化」。舉例,利用量角器將2面鏡子的角度分別擺成60°和90°,在中間放玩偶,我們會發現,夾角60°時,鏡中有5個玩偶;夾角90°時,鏡中則只有3個玩偶。「簡單來說,夾角愈小,我們見到的影像數量就愈多,視覺效果會更加豐富;相反,夾角愈大,所產生的影像數目便愈少。」

■DIY獨一無二萬花筒

小朋友,想鞏固所學,不如齊來動手做吧!只需要幾樣簡單的材料,再跟着美術導師Natalie的指導,即可創作出獨一無二的萬花筒。

材料︰

兩個廁紙筒、鏡面紙、彩色玻璃紙、彩片彩珠、透明膠片、紙皮、花紙、長間尺、雙面膠紙、膠紙、剪刀

做法︰

1.剪裁一塊長20厘米×闊12厘米的紙皮,四邊貼上雙面膠紙

2.貼上尺寸相若的鏡面紙,掃平

3.裁剪成3張長20厘米×闊3.75厘米的鏡面紙皮

4.在3張紙皮的底部,用膠紙貼連起來

5.反光面向內,摺成一個三角柱體,用膠紙貼實

6.兩個廁紙筒分兩端套入三角柱體,底部位置預留少許空間

7.在透明膠片畫上廁紙筒的圓周,再剪兩塊下來

8.把圓形膠片放入紙筒底部,再在上面撒上已剪碎的彩色玻璃紙及少許彩片彩珠

9.用另一塊圓形膠片封口,再用膠紙,以圖示的方式圍邊貼好

10.剪裁一塊圓形紙皮,蓋在紙筒頂部,用膠紙封實。之後在中央位置,用筆鑽一個小孔

11.包上花紙裝飾,大功告成

■有片睇

百變萬花筒

bit.ly/3qw17Lz

文:沈雅詩

編輯:梁小玲

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