鏡花水月—萬花筒Part1

緣起

在大三的一個因緣際會之下，重拾手作科學的念頭。當時，便是手工打造出一支萬花筒來，也從那時候開始……踏上分享科學的旅程。

對我來說，萬花筒蘊含著無限的希望，每旋轉一次，萬花筒內的影像隨之改變；見到的圖像，或許是第一次，也是最後一次的邂逅。做一支萬花筒，把剎那的美烙印在心中吧。

所需材料

由左至右，由上而下列出：

1. 1000P白玉卡

2. 包裝紙

3. 電池座、小燈泡

4. 載玻片3片(別懷疑，就是生物實驗用的那種)

5. 〝透光〞串珠(酌量)

6. 電工膠帶(黑色)

7. 試管、橡膠塞

8. 霧面膠片

9. 透明膠片

製作流程

1. 裁切1000P白玉卡(規格如圖所示)

2. 用電工膠帶，將在玻片兩兩黏貼在一起(載玻片間距為0.2cm)

小插曲—

在剛開始製作萬花筒時

煩惱於找不到合適的鏡子或替代物

在極度焦慮的情況下(因為趕著做出來送人)

偶然看到自己平板黑屏時竟有類似鏡子的效果XD(如圖，捷運車窗也有類似現象)

所以就試著用手上的載玻片與電工膠帶實驗看看

結果意外的合用，也順利的做出一份別緻的禮物

3. 將三片載玻片組成一個正三角形，頂角的部分也用電工膠帶固定(如圖)

4. 還沒完喔，將載玻片組成的三面體，以電工膠帶完全覆蓋其表面(如圖)

ps:如果不以電工膠帶完全覆蓋的話，會出現左圖的情形(透光，反而看不清楚反射的像)，雖然用電工膠帶覆蓋後(如右圖)，黑色的膠帶把許多光給吸收掉了，導致無法擁有跟真正鏡子(玻璃一面鍍銀)一樣好的反射效果，但若使用其他顏色的膠帶容易透光，反而會干擾成像。

5. 將裁切後的白玉卡沿圖中藍色虛線處稍微以美工刀劃開，以利之後彎折

6. 再將白玉卡再加工出兩個圓洞(規格如圖所示，建議使用圓規刀切割)

7. 將白玉卡沿著之前劃過的線往背面折，並將蓋玻片三面鏡至於如圖所示之處(對齊底端，左右置中)

8. 將串珠放入試管中(大約裝半管高)，並將試管裝滿水，另一方面將橡皮塞貫穿出個洞

ps:貫通的目的在於讓多餘的水排出(如圖)，不然橡皮塞無法塞入，之後再用保麗龍膠將洞封起來即可

9. 將封好的試管穿入白玉卡上的兩個圓孔，做一個暫時固定的效果，用膠帶將白玉卡固定成長方盒狀(如圖)

ps: 通常我會用保麗龍膠再稍微固定下四邊

10. 將白玉卡長方盒四面上包裝紙

11. 從包裝紙上裁個3.7×3.7的小正方形來做觀景窗，上面洞的造型可任挑，記得挖洞後要上層透明膠片，並將觀景窗黏在遠離試管的那一側

12. 如果只要做自然光版的萬花筒，只要最後將靠近試管的那一側開口以霧面膠片封住即可，將霧面膠片端朝向陽光、轉動試管(不是轉動方筒喔)，觀察到的景象將如圖左

13. 若是要做燈泡版，請在試管外罩上幾層霧面膠片(大概3層左右)之後，再安裝上燈泡

(以免燈泡的光過強，造成眼睛的不適)

你將可以看到如陽光灑落玻璃天頂的景象

(個人很建議使用鎢絲小燈泡，因為它給我一種溫暖感，無論是手心或內心)

原理:

萬花筒是藉由筒內面鏡〝不同角度〞的組合，造成不同的〝多次成像〞，所以我們才能看到千變萬化的景象

從夾角90度的二面鏡子來看(如下圖)，物體分別與鏡子，形成像A、像B，再次反射形成像C

物與像A、像B等距，若以O為圓心，物距為半徑做一圓，物體與其像都會剛好在圓上喔

 

而這次的萬花筒是利用正三角形的三面鏡(如本次製作，夾角60度)

每個夾角上面的圖案、串珠，經多次反射，形成五個像，加上物體就形成六邊形了(如下圖)

筆者之前也曾製作過頂角30度的等腰三角面鏡，經多次反射，形成十二邊形

(30°  75°  75°等腰三角面鏡，效果如圖右)

 

大家在製作萬花筒前，如果不清楚出來的圖樣有怎樣的效果
可以藉由底下這程式來模擬喔(可模擬兩面鏡夾角45度～90度之間的成像)

(程式由潘冠錡老師提供)

 

想知道關於萬花筒原理的應用嗎?

可見下一篇的 蝶．花 喔