Défi Tuto du Quai #6 | Fabrique un kaléidoscope !

Publié par Quai des Savoirs, le 29 avril 2021   220

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🤯 Bienvenue à notre sixième Défi Tuto du Plateau créatif du Quai, l'espace maker du Quai des Savoirs où on explore, on bidouille, on bricole !

➡️ Pour ce #DéfiTutoDuQuai, Floriane, Lucas de Science Animation & Eugénie de Planète Sciences Occitanie vous en font voir de toutes les couleurs : fabriquez votre propre kaléidoscope ! 

1...2...3.... Bricogitez !

Crédit photo : Rnbc.

Crédit photo : Rnbc.

Le kaléidoscope est un instrument optique réfléchissant la lumière extérieure. C'était le  jouet plébiscité par les enfants au 19ème siècle !

Ce n'est pas une illusion : il repose sur la réflexion de la lumière. Elle passe par les petites perles de couleur à l’entrée du tube, puis se reflète sur trois miroirs disposés à 60° en triangle à l’intérieur du tube afin de créer des jeux de miroirs qui réfléchissent la lumière extérieure, produisant ainsi des combinaisons de motifs symétriques colorés incroyables à l’intérieur du tube lorsqu’on le secoue. Pour que la réflexion soit suffisante, il doit y avoir trois miroirs au minimum mais des kaléidoscope avec de nombreux miroirs peuvent aussi exister et produire des formes encore plus complexes.

Il existe des kaléidoscopes de différentes formes : cylindriques, hexagonaux, triangulaires... et contenant différents matériaux : verre concassé, coquillages, plumes, perles, bouts de tissus ou plastique coloré.

C’est un physicien écossais, Sir David Brewster, qui a inventé le kaléidoscope en 1816, alors qu’il faisait des expériences sur la polarisation de la lumière, pour diriger les ondes de la lumière. 

Après avoir été breveté deux ans plus tard puis commercialisé, le kaléidoscope est un succès. Il plaît aussi bien aux enfants comme jouet, aux scientifiques comme démonstration de phénomènes optiques et aux magiciens comme outil de prestidigitation. De même, le kaléidoscope est source d’inspiration pour de nombreux écrivains, poètes et philosophes, de par ses couleurs, son aspect changeant mais surtout comme représentation d’un objet avec un nombre “fini” de pièces mais pouvant créer un nombre infini de motifs.

Ces phénomènes de réflexions dans plusieurs miroirs étaient aussi utilisés dans les périscopes des sous-marins : un tuyau sortant de l’eau qui par un jeu de miroir permettait de voir la surface depuis l’intérieur du sous-marin. 

De même, on peut faire une analogie avec la fibre optique dont la forme de tube et l'utilisation de la réflexion de la lumière nous rappelle quelque peu notre kaléidoscope.

La fibre optique permet de transférer des  informations numériques à très grande vitesse et en grande quantité. Un faisceau de lumière voyage à travers un tube de silice entouré d’une gaine et d’une enveloppe protectrice. La lumière est réfléchie et se déplace le long du tube à une très grande vitesse (la vitesse de la lumière est de  299 792 458 m/s). Dans le cas de la fibre optique, on obtient une réflexion totale interne !

Notre kaléidoscope fait un peu la même chose : la lumière entre, traverse les perles, et se réfléchit sur les parois d’aluminium jusqu’à notre œil. En choisissant des matériaux plus réfléchissants, moins de lumière se disperse ou est absorbée, et le rendu est beaucoup plus impressionnant !

 Schéma de principe d'une fibre optique | Crédit : Christophe Finot

Schéma de principe d'une fibre optique | Crédit : Christophe Finot

 Différents types de fibres optiques : fibre multimode à saut d'indice, fibre multimode à gradient d'indice, fibre monomode | Crédit : Mrzeon

Différents types de fibres optiques : fibre multimode à saut d'indice, fibre multimode à gradient d'indice, fibre monomode | Crédit : Mrzeon


Pour ce défi-tuto, vous aurez besoin :

  • 1 tube d’essuie-tout en carton vide

  • 1 feuille d'aluminium

  • Du plastique rigide transparent (type emballage plastique épais)

  • 1 feuille cartonnée

  • 1 paire de ciseaux

  • De la colle

  • Du scotch

  • Des perles translucides de diverses formes, tailles, couleurs ...

  • De quoi décorer le kaléidoscope


Place aux explications !

1. Crée le “miroir”, ou plus exactement la surface de réflexion de la lumière, en faisant un peu de géométrie :

  • Sur la feuille cartonnée, trace un rectangle de 20 cm sur 12 cm

  • Dans ce rectangle, trace 3 lignes espacées de 3,5cm (le dernier espace fait 1,5cm, c'est normal)

  • Découpe le rectangle

  • Au dos du rectangle, colle ta feuille d’aluminium. Les 2 feuilles doivent faire la même taille

  • Plie la feuille sur chaque trait que tu as tracé au début (le partie en aluminium doit se trouver vers l'intérieur du pliage). Enfin, scotche l'ensemble pour que cela tienne

  • Insère-la dans le rouleau d'essuie-tout

2. Insère le plastique et les perles :

  • Découpe un disque de plastique transparent du diamètre du tube en carton, place-le dans le tube, puis dépose les perles dessus

3. Referme :

  • Découpe un deuxième disque de plastique transparent du diamètre du tube en carton et place-le au-dessus des perles

  • Découpe un disque en papier cartonné du diamètre du tube, fais un trou au milieu, et place-le au-dessus du dernier disque en plastique

4. Finitions :

  • Place un autre disque troué à l’autre extrémité du rouleau

Ton kaléidoscope est maintenant terminé : à toi de le décorer comme tu le souhaites !


Nous avons hâte de découvrir vos réalisations ! 

Pour cela, partagez vos productions sur les réseaux sociaux avec le #DéfiTutoDuQuai et en tagguant le compte @QuaiDesSavoirs sur Instagram, Facebook ou Twitter! 

Vous pouvez aussi nous envoyer vos photos à l’adresse suivante : service.educatif.qds@toulouse-metropole.fr