Čarodejník a kúzelník

Skupina: optika / Použitý materiál: papier, fólia / Pôsobiace fyzikálne javy: optická ilúzia / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Anglicko /

Ako s hračkou manipulovať:

Na stole vidíš položené dva obrázky, obrázok kúzelníka a obrázok čarodejníka. Polož tieto dva obrázky vedľa seba a skús povedať či sú rovnaké? Ak nie, ktorý z nich je väčší?

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Ak si obrázky poriadne prezrel a porovnal, povedz či sú rovnaké a ak nie, ktoré z nich je väčšie. Správnosť svojej odpovede si môžeš overiť položením kruhových výsekov na seba, t.j. položením obrázkov čarodejníka a kúzelníka na seba.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Ak položíme obrázok kúzelníka a obrázok čarodejníka vedľa seba, na prvý pohľad sa nám zdá, že jeden obrázok je väčší ako druhý. To že obrázky majú tvar kruhového výseku spôsobuje ilúziu, že vrchný obrázok je menší ako spodný. Ale to nie je pravda. Ide iba o optický klam. Keď položíme obrázky na seba vidíme, že sú rovnako veľké, t.j. sú identické. Kruhový výsek čarodejníka je totožný s kruhovým výsekom kúzelníka.

Hologram - Saturn

Skupina: optika / Použitý materiál: drevo, sklo, fotografická platňa / Pôsobiace fyzikálne javy: laserové svetlo, fotografia, odraz svetla Krajina pôvodu/miesto nákupu: Maďarsko

Ako s hračkou manipulovať:

Pozri sa na obrázok saturna (hologram) z každej strany a z rôznych uhlov.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Z každého uhla vidíme iný farebný priestorový obrázok. Na tieto farebné priestorové obrázky dopadá umelé svetlo pod uhlom 45o.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Holografický záznam sa vytvára laserovým osvetlením predmetu. Potrebná je už len fotografická platňa. Na fotografickej platni sa zachytí stav svetelného pola, ktoré sa vytvorí skladaním priameho laserového svetla a laserového svetla rozptýleného na fotografovanom predmete.

Rozlišuje sa pritom laserové fotografovanie na tenký a na hrubý fotografický materiál. Ak použijeme fotografovanie na hrubý fotografický materiál, tak potom už na rekonštrukciu obrazu nepotrebujeme laserové svetlo – stačí bežné svetlo.

Optický záznam je vlastne komplikovaná optická mriežka. Po osvetlení sa ohybovými javmi vytvorí pôvodné svetelné pole, ktoré bolo v okolí predmetu pri jeho holografickom fotografovaní. Zvláštnosťou holografie je to, že môžeme vidieť priestorový obraz a že si ho môžeme poobzerať aj zo strán.

Najmenšie kino na svete

Skupina: optika / Použitý materiál:plast, papier / Pôsobiace fyzikálne javy: rotácia, stroboskopický efekt Krajina pôvodu/miesto nákupu: Anglicko

Ako s hračkou manipulovať:

Zatočte modrým otvoreným valčekom s otvormi (so štrbinkami).

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Pri otáčaní valčeka môžete cez jednotlivé štrbinky pozorovať pohyb čiernobieleho obrázku. Obrázok je v dynamickom pohybe.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Vo vnútri modrého valčeka je umiestnený papierový prúžok, na ktorom sú nakreslené rôzne obrázky. Papierový prúžok s obrázkami je nalepený na vnútornej strane valčeka dookola. Jednotlivé obrázky nakreslené na papierovom prúžku sú statické. Pri zatočení modrého valčeka sa tieto obrázky dostávajú do pohybu a cez jednotlivé štrbinky valčeka môžeme pozorovať sled jednotlivých obrázkov v plynulom pohybe. Vzniká dojem jedného obrázku v plynulom pohybe, pretože sa tieto statické obrázky veľmi rýchlo striedajú. Ide o stroboskopický efekt.

Stroboskopický efekt spočíva v tom, že ľudské oko vníma priestorovo oddelené a časovo rýchle za sebou nasledujúce obrázky ako plynulé. Objekt, ktorý sa vo dvoch za sebou nasledujúcich okienkach nachádza v rôznej polohe, sa javí ako by bol v pohybe. Tzv. následné pôsobenie spočíva na zotrvačnosti zrakového vnemu. Sietnica totiž zachytí nepohyblivý jednotlivý obraz tak, že je prekrytý nasledujúcim.

Magický valec

Skupina: optika / Použitý materiál: papier / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Anglicko - Londýn /

Ako s hračkou manipulovať:

Na papieri pred sebou vidíte nakreslený nezmyselný obrázok. Chyťte valec a postavte ho na vyznačené miesto nad stredom obrázku. Potom sa pozrite na povrch valca.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

V odraze na povrchu valca môžete vidieť obrázok, ktorý už dáva zmysel. Obrázok je jasný, zreteľný a reálny.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Pri magickom valci ide o odraz svetla na zrkadlovom povrchu valca v čírom prostredí. Nakreslený nezmyselný obrázok pred valcom sa na zrkadlovom povrchu valca vyobrazuje ako reálny obraz obrázku. Na papieri pod valcom je obrázok namaľovaný v nereálnej, zdeformovanej podobe a tiež zdanlivo natiahnutý či dokonca väčší ako je obrázok zobrazený na zrkadlovom povrchu valca. Obrázok na papieri je úmyselne namaľovaný tak, aby jeho premietnutie na valci malo podobu reálneho obrázku. Jedná sa o zákon odrazu svetla v čírom prostredí. Odraz zrkadlového valca je nereálny, čiže svetlo sa na ňom rozkladá po obvode, čo ľudské oko vníma ako sploštený tvar originálu. Je to spôsobené geometrickým tvarom zrkadlovej plochy. Zdeformovaný obrázok na papieri je úmyselne namaľovaný tak, aby jeho odraz na povrchu valca bol reálny obrázok, aby bolo zjavné rozloženie svetla a následný odraz. Zákon odrazu svetla hovorí, že uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu, o čom svedčí aj tento jav na obrázku.

Pokladnička zlodejka

Skupina: optika / Použitý materiál: plast, kov / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla, ilúzia / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Španielsko /

Ako s hračkou manipulovať:

Chyťte kovový peniaz a vhoďte ju cez otvor do pokladničky.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Kovový peniaz, ktorý ste vhodili do pokladničky nedostanete späť. Predná stena pokladničky je priezračná, ale keď sa cez ňu pozriete do vnútra, vhodený kovový peniaz neuvidíte. Vidíte len prázdnu kocku, ktorá má vo svojom strede len lesklú kovovú guľu. Pri vhodení mince do otvoru pokladničky sa minca jednoducho stratí a už ju nedostanete späť.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Celá pokladnička má tvar kocky, jednu stranu má priezračnú a pritom vhodenú mincu nevidieť. Takto to vyzerá z vonka. Keď pokladničku otvoríme, zbadáme, že vôbec nie je prázdna. Ide iba o trik. Kocka (pokladnička) je vo vnútri uhlopriečnym zrkadlom rozdelená na dve časti. V jednej časti (za zrkadlom) sa nachádzajú všetky mince, ktoré tam návštevníci výstavy vhodili. Samozrejme tie mince z vonka nevidieť. Druhá polovica kocky (pokladničky), ktorá je otočená k priezračnej stene, je prázdna. V strede zrkadla je naň nalepená lesklá kovová polguľa. Pri pohľade cez okienko sa nám potom veľmi presvedčivo javí, že v pokladničke je iba strieborná guľka. Z polgule nám zrkadlo vytvorí dojem úplnej gule. Mince síce nie je vidieť cez priezračnú stenu, ale môžeme sa o nich presvedčiť jemným potrasením pokladničkou.

Difrakcia na mriežke

Skupina: optika / Použitý materiál: papier, fólia / Pôsobiace fyzikálne javy: rozklad svetla / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Česko /

Ako s hračkou manipulovať:

Chyťte obrázok do ruky a jemne ho nakláňajte z jednej polohy do druhej. Voľným okom pozorujte čo sa deje.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Pri naklonení obrázku do jednej polohy sa vám pred očami vyrysuje jeden obrázok a pri naklonení do druhej polohy sa vyrysuje iný obrázok. Pri nakláňaní dochádza k zmene vyobrazeného obrázku na iný obrázok.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Pri tomto obrázku dochádza k zmene vyobrazeného obrázku na iný obrázok. Je to spôsobene tzv. difrakciou na mriežke a rozkladom svetla pri natočení obrázku do inej polohy. Na povrchu materiálu obrázka sú mikroskopické drážky. Tie majú kužeľovitý tvar. Na bočných stenách týchto drážok je namaľovaná časť obrázku ako jeden mikroskopický riadok obrázku. Ide o dva obrázky, ktoré sú namaľované tak, že jeden obrázok je na jednej stene drážok a druhý na protiľahlých stenách drážok.

Obrázok možno nakláňať (natáčať) do dvoch polôh. Pri naklonení obrázku do jednej polohy, ľudské oko vidí prvý obrázok, je vidieť len jedni steny drážok. Po natočení obrázku do druhej polohy je vidieť druhý obrázok, čiže druhé steny drážok.

Moire

Skupina: optika / Použitý materiál: papier, fólia / Pôsobiace fyzikálne javy: optická ilúzia / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Anglicko - Londýn, Mníchov, Barcelona /

Ako s hračkou manipulovať:

Hračka sa skladá z dvoch na seba uložených identických (rovnakých) obrázkov. Pootáčajte dookola vrchný obraz nad spodným obrazom v rôznych smeroch a uhloch.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Pri otáčaní vrchného obrazu nad spodným sa nám pred očami vykresľujú vždy nové a nové tvary a útvary, podľa toho, v akom smere a v akom uhle otáčame vrchný obraz nad spodným.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Pri tomto obrázku dochádza k optickému klamu, t.j. k ilúzii, že sa tvary obrázka menia po každom pootočení vrchného obrázka nad dolným. Na obidvoch častiach je vyobrazený ten istý obrázok, t.j. obrázky sú totožné. Vrchná časť je priehľadná fólia, nepriehľadné sú len pruhy vyobrazené na nej. Pri otáčaní vrchnej fólie nad dolným obrázkom vzniká dojem, že pri každom otočení sa mení nakreslený tvar obrázka. Pritom obrázok sa nemení. Otáčaním vrchnej fólie nad dolným obrázkom sa nám pred očami vykresľujú vždy nové a nové tvary a útvary. Preto vzniká dojem, akoby sa zakaždým menil tvar celého obrázka. Ide iba o optický klam.

Špirála

Skupina: optika / Použitý materiál: plast / Pôsobiace fyzikálne javy: gravitácia (zemská príťažlivosť), zotrvačnosť telesa, trenie / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Čína /

Ako s hračkou manipulovať:

Jemne zatočte zavesenou lesklou špirálou z plastickej látky.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Na zavesenej otáčajúcej sa špirále môžeme pozorovať skracovanie a predlžovanie špirály a zmeny rôznofarebných obrázkov/odrazov na špirále.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Pri pohľade na otáčajúcu sa zavesenú špirálu máme pocit, že sa špirála z hora nadol skracuje, alebo z dolu nahor predlžuje. Máme teda pocit, akoby závity bežali zhora dole alebo opačne (podľa toho v akom smere sa závitnica otáča). Pri pohybe špirály z hora nadol sa hustota závitov zvyšuje, preto máme pocit že špirála sa skracuje – tam kde je špirála užšia je aj hustejšia. Naopak pri pohybe špirály z dolu nahor sa hustota závitov znižuje, takže máme pocit, že sa špirála predĺžila. Ide teda o optický klam.

Táto špirála je vlastne torzné kyvadlo. Po natočení špirály dochádza k nakrúteniu gumičky a tým sa skráti. Na hmotnosť špirály pôsobí zemská príťažlivosť, ktorá spôsobí ťahanie špirály smerom nadol a tým sa špirála začne točiť smerom dole a gumička sa pomaly odkrúca a dostáva sa do pôvodného stavu. Po odkrútení gumičky sa špirála dôsledkom zotrvačnej sily naďalej točí a postupne prejde do polohy opačného nakrútenia a potom sa začne otáčať v druhom smere zas až do opačného nakrútenia. Takto to pokračuje ďalej až do úplného utlmenia vplyvom trenia. Povrch špirály je pokrytý tenkou lesklou vrstvou, na ktorej nastáva interferencia svetla a rôzne natočené časti špirály sa nám javia rôzne sfarbené. Farby pri otáčaní špirály nestoja na jednom mieste, ale sa rôzne menia.

Skutočný obraz v UFO-disku

Skupina: optika / Použitý materiál: plech, sklo / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Luxembursko /

Ako s hračkou manipulovať:

Skúste prstami chytiť predmet, ktorý vidíte v strede otvoru ufo disku.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Nemožno chytiť predmet v strede otvoru disku, lebo v skutočnosti tam nie je. Očami ho vidíte veľmi presvedčivo, ako keby tam naozaj aj bol. No prstami ho v žiadnom prípade nemôžete chytiť. Predmet, ktorý vidíte v strede je iba dokonalým obrazom skutočného predmetu, ktorý je položený na dne vo vnútri disku. Tento dokonalý obraz je vytvorený odrazmi svetelných lúčov vo vnútri ufo - disku.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Celý ufo - disk sa skladá z dvoch na seba položených dutých zrkadliacich mís. Na dne spodnej zrkadliacej misy je položený malý predmet. Tento sa najprv zobrazí horným zrkadlom a potom dolným zrkadlom. Horné zrkadlo vytvorí zdanlivý obraz predmetu, ktorý je zdanlivým predmetom pre dolné zrkadlo. Dolné zrkadlo vytvorí obraz predmetu a tento obraz je skutočným obrazom predmetu. Dvojica zrkadiel vytvorí teda (zvláštnou súčinnosťou) v otvore horného zrkadla, na zdanlivej plošinke, skutočný obraz (nie skutočný predmet, ale len jeho skutočný obraz). Tento je vytvorený priesečníkmi obrovského počtu svetelných lúčov.

Rozlišujeme teda medzi skutočným predmetom a jeho skutočným obrazom. Každý obraz, ktorý vznikne skutočnými priesečníkmi svetelných lúčov, je skutočným obrazom, dá sa zachytiť na tienidlo a dal by sa tam aj obkresliť ceruzkou.

Kaleidoskop

Skupina: optika / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla, uhol odrazu, viacnásobný odraz / Použitý materiál: plast, farebné kamienky, sklíčka, zrkadlá / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Poľsko /

Ako s hračkou manipulovať:

Chyťte kaleidoskop a priložte ho k oku. Proti svetlu pomaly otáčajte trubicu kaleidoskopu a pozorujte čo sa deje.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Pri otáčaní kaleidoskopu môžete pozorovať krásne farebné výseky obrázkov, ktoré sa vytvárajú mnohonásobným opakovaním určitého motívu. Farebné výseky obrázkov sa dynamicky pozmeňujú pri pootáčaní trubice kaleidoskopu.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Poznáme rôzne varianty kaleidoskopov:

Najjednoduchším kaleidoskopom je taký, ktorý sa dá zhotoviť z jednoduchých predmetov v domácnosti. V kruhovom priestore medzi dvoma sklíčkami sú pestré farebné kamienky alebo koráliky. Tieto kamienky alebo koráliky sú zobrazované pomocou trojice rovinných zrkadiel tvoriacich trojboký hranol. Zrkadlá vytvárajú niekoľkonásobné pravidelne sa opakujúce obrazy určitého súboru pestrofarebných predmetov. Mnohonásobným opakovaním určitého motívu sa nám vytvárajú krásne pestrofarebné obrázky, ktoré sa dynamicky menia pri pootáčaní trubice kaleidoskopu.
Kaleidoskop s vnútornými zrkadlami, bez farebných obrázkov alebo kamienkov, ktorá má tvar tubusového ďalekohľadu. Na konci má vypuklú šošovku, aby zbieral obraz z pomerne širokého uhla. Nasleduje sústava troch zrkadiel s plochami v smere osi tubusu a usporiadaných do zostavy rovnostranného trojuholníka. Vstupujúce obrazy sa zrkadlia tak, že vytvárajú šesť zrkadlení v hexagonálnej symetrii.
Kaleidoskop, ktorý nepoužíva nijaké zrkadlá. Jednoduchou šošovkou sa v ňom pozoruje sklíčko s mnohými plôškami zalomenými do určitých pravidelných vzorov. Sklíčko sa vyrába vybrusovaním alebo lisovaním. Pri pohľade do takéhoto kaleidoskopu vidíme množstvo pravidelne sa opakujúcich svetlých a tmavých plôšok. Pri pootáčaní sa osvetlenia plôšok menia a vytvárajú iný pravidelne sa opakujúci motív.

Polarizačné okuliare

Skupina: optika / Použitý materiál: plast, sklo / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla, polarizácia svetla / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Nemecko /

Ako s hračkou manipulovať:

Nasaďte si okuliare na oči. Pozrite sa do zrkadla a zažmúrte jedno oko. Potom zavrite druhé oko.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Ľavým okom (zažmúreným) môžete vidieť, že na okuliaroch je pravé sklo tmavé a ľavé je svetlé. Tmavé sklo je práve pri pravom oku, teda pri oku, ktoré je zatvorené.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Podľa toho, čo vidíme v zrkadle by sa nám mohlo zdať, že to pravé oko vlastne ani nemusíme zatvárať, veď jeho sklo sa nám zdá byť tmavé. Ale keď zažmúrime pravé oko a ľavé zatvoríme, t.j. situáciu obrátime, ľavé sklo bude tmavé a pravé svetlé. Svetlo, ktoré prejde jedným sklom, nemôže prejsť druhým.

Obe sklá týchto okuliarov sú polarizačné filtre. Jedno má zvislú polarizačnú rovinu a druhé vodorovnú. Pri nasadení okuliarov na oči nepozorujeme nič zvláštneho. Zaujímavosť sa objaví až vtedy, keď sa v nich pozrieme do zrkadla a zatvoríme jedno oko. Z toho vyplýva, že každé sklo okuliarov tu prepúšťa svetlo, to svetlo je však polarizované.

Od zatvoreného oka vychádza cez sklo okuliarov svetlo (rozptyľované svetlo okolia) k zrkadlu a tu sa odrazí smerom k otvorenému oku, ale pretože je nevhodne polarizované, nemôže prejsť cez sklo otvoreného oka. Sklo pred zatvoreným okom sa nám zdá byť tmavé.

Polarizácia svetla sa na bežnom zrkadle zachováva – svetlo zostáva polarizovaným a zachováva si svoju polarizačnú rovinu.

Konečný obraz

Skupina: optika / Použitý materiál: drevo, zrkadlo, plast / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla / Krajina pôvodu/miesto nákupu: Slovensko (Jozef Škarba) /

Ako s hračkou manipulovať:

Na stole sú položené dve rovinné zrkadlá. Postavte tieto dve zrkadlá na podložku tak, aby boli k sebe obrátené zrkadliacimi plochami a vzájomne sa dotýkali zvislými hranami. Keď to máte, postavte medzi takto obrátené zrkadlá panáčik z hry Človeče nehnevaj sa! Práve tento panáčik bude zobrazovaným predmetom zrkadiel. Potom meňte uhol medzi zrkadlami.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Čím viac budete zmenšovať uhol medzi zrkadlami tým viac panáčikov budete vidieť v zrkadlách, lebo počet odrazov svetla na zrkadlách je väčší. Keď to spravíte naopak, t.j. čím viac budete uhol medzi zrkadlami zväčšovať, tým menej panáčikov budete vidieť v zrkadle, lebo počet odrazov svetla je menší.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Takže otázkou je, kedy je obrazov v zrkadle viac. Počet obrazov závisí od počtu odrazov a tie od uhla, ktorý navzájom zvierajú zrkadlá.

Pre svetelný lúč, ktorý dopadá na rovinné rozhranie dvoch optických prostredí platí zákon odrazu svetla, ktorý hovorí, že veľkosť uhla odrazu sa rovná veľkosti uhľa dopadu a odrazený lúč zostáva v rovine dopadu.

Najdokonalejší odraz svetla vzniká na zrkadlách. Ide o zrkadlový odraz. Obraz utvorený rovinným zrkadlom sa nachádza za zrkadlom, a to v rovnakej vzdialenosti ako predmet pred zrkadlom. Obraz predmetu je neskutočný, priamy, rovnako veľký a je stranovo prevrátený.

Natiahnite si svoju predstavivosť

Skupina: optika / Použitý materiál: papier / Pôsobiace fyzikálne javy: odraz svetla, optická ilúzia / Krajina pôvodu: Česko

Ako s hračkou manipulovať:

Pri pohľade na obrázok s piatimi zdeformovanými pruhmi vidíte, že na obrázku niečo je. Otázkou zostáva že čo? Chyťte obrázok do ruky a odkloňte horný okraj obrázku od seba.

Čo môžeme pri hre pozorovať:

Keď odkloníte horný okraj obrázku od seba, voľným okom uvidíte 5 reálnych a jasných obrázkov. Roztiahnuté obrázky pod správnym uhlom získajú opäť svoje skutočné proporcie.

Opis pozorovaného fyzikálneho javu, princíp činnosti:

Nakreslené roztiahnuté a nezmyselné obrázky pod správnym uhlom získajú opäť svoje skutočné tvary. Platí tu zákon odrazu svetla. Jednotlivé obrázky sú úmyselne namaľované tak, aby pri naklonení do správneho uhla získali reálne podoby.