萬花筒

萬花筒（be volatile）它是一種光學玩具，使用鏡子或玻璃通過光的反射形成圖像。萬花筒的形狀是圓柱形的，一端有一個用于觀察的小孔當你通過這個小孔往缸里看時，你會發現它是“花”顏色鮮艷的光學對稱圖案，旋轉桶中的圖案也會隨之變化。

英國物理學家大衛的萬花筒·布魯斯特在1816年發明了它，它一問世就在英國大受歡迎，隨后傳播到法國，2 ~ 3年后傳播到東亞，主要在中國和日本。20世紀80年代，萬花筒發展成為一件光學藝術品。在21世紀，萬花筒已經逐漸淡出人們的視線但仍有收藏家對它有強烈的喜愛。透過鏡頭材質的萬花筒、鏡體結構、鏡頭數量的創新，通過改變“內芯”的形狀和材料，產生了各種各樣的類別。

萬花筒的內部鏡面結構不同，常見的鏡面結構有菱形、三角形等不同的結構可以通過光的反射產生不同的圖像；萬花筒有各種類型，包括黑匣子類型、偏振型、蜻蜓型等。

萬花筒不僅是一種休閑玩具，而且取決于其在建筑藝術中的美學特征、圖形藝術發揮了重要作用，并逐漸發展出各種引申意義，如萬花筒職業。

發明過程  

蘇格蘭物理學家大衛·布魯斯特爵士（781-1868）主要從事光學和光譜研究，童年時非常喜歡光學，一生致力于光學研究。

1819年，布魯斯特出版了一本書《論萬花筒》[  threat.kaleidoscope]在書中，他講述了他發明萬花筒的靈感來自光的偏振實驗。自1814年以來，他一直在做這個實驗。在實驗中，他使用許多透鏡形成一個角度，并找出了可以形成最佳對稱圖案的透鏡位置和窺視孔。

1816年，當他用許多鏡子研究光的性質時，他發現通過放置幾面相對的鏡子，經過多次反射后呈現出美麗的光學圖案。

為了進一步探索萬花筒的成像原理，闡明圖案的變化規律，布魯斯特將三面玻璃鏡以一定角度放入圓筒中，然后將貼花紙放在圓筒末端的兩層玻璃之間。隨著三角鏡角度的變化，你看到的圖像也在不斷變化轉動萬花筒可以看到不同的圖案。因此，布魯斯特制作了最早的萬花筒。

發展歷史  

布魯斯特公司萬花筒一夜之間獲得了意想不到的成功。19世紀，萬花筒在英國開始流行。

在早期的萬花筒中，里面的花是切成片的彩紙，透明度很差后來，有人嘗試使用更透明的彩色碎玻璃。隨著時間的推移，萬花筒的內部“花”，變成了彩色塑料片、光滑的玻璃珠。經過改進，這種趨勢大約兩個月后從英國蔓延到法國。

據說在三個月內，巴黎和倫敦的商店售出了20萬支花卉文具展覽管。每次旋轉都能產生美麗圖案的萬花筒，相當于當時的電視機不僅孩子們喜歡它，而且成人也可以 不要放下它。

萬花筒在法國流行兩三年后，這種玩具傳到了東亞，主要是中國和日本。然而，在19世紀初萬花筒首次傳入中國時，由于制作材料和技術的限制，它只能作為上層社會的私人收藏。隨著封建王朝的覆滅和閉關鎖國政策的打破，中國的發展與進步日益加快美國的民族工業逐漸降低了萬花筒的成本。

19世紀中葉，北京胡同的地攤上擺著萬花筒和彈珠、踢毽子、鐵環和其他玩具一樣常見且容易獲得。在那個沒有手機、在電腦和電視時代，萬花筒中美麗的圖案豐富了許多兒童的生活童年時代。萬花筒里的“花”兒童中有更多的顏色it豐富的想象力。20世紀80年代，隨著萬花筒的盛行，它不僅僅是一種光學玩具，而是逐漸發展成為一種光學藝術品。

在21世紀，萬花筒已經逐漸淡出人們的視線年代的景象，但一些收藏家仍然對萬花筒有強烈的愛。北京玩具協會常務理事、萬花筒愛好者李紅寬不僅把聲音、光、電和其他動力被應用于萬花筒的設計和生產中，我們還嘗試將古老的光學玩具與現代技術相結合，并在傳統玩具的生產中添加現代元素。2004年，李紅寬設計并制作了自己的132厘米長、一個直徑25厘米的巨型萬花筒被捐贈給北京民間協會，這是迄今為止中國最大的萬花筒。2005年，應北京索尼探索科技館的邀請，李紅寬參加了第一屆展覽“索尼夢幻萬花筒展”展會上展出了20多個我們自己制作的萬花筒，被索尼探索科學館譽為“中國萬花筒第一人”目前，北京民俗博物館還藏有李鴻章先生制作的大型萬花筒。

2022年，世界 世界上最大的萬花筒在沙特阿拉伯首都利雅得舉行“看星星的眼睛”萬花筒高40米，高6米，寬3米。

發明原理

萬花筒的原理在于光的反射，用平面鏡連續反射光產生圖像。光的反射定律可以概括為十六個字：三條線共面，兩條線分離，兩個角相等，光可逆。

萬花筒是將三面有角度的鏡子放入圓筒中，然后在圓筒末端的兩層玻璃之間貼上貼花。當圓柱體旋轉時，三棱鏡中鏡子的角度會發生變化，圖像的數量也會發生變化；圖像重疊形成各種圖案，通過不斷轉動萬花筒，您可以看到不斷變化的圖案。

萬花筒的景色瞬息萬變，關鍵點在于圓筒“芯”，“芯”各種各樣的材料，如彩色玻璃、明艷的寶石、美麗的羽毛等，還會添加玻璃顆粒、細珊瑚片、貝殼和沙子等，當桶旋轉時，瓶中的閃閃發光的顆粒會上升和下降。當這些碎片被三面玻璃鏡子反射時，就會出現對稱的圖案。

你也可以在前端安裝一個玻璃球，旋轉它以觀看周圍的任何風景；將兩個風車形狀的輪子組合在一起，通過旋轉輪子形成各種圖案；或者在前部填充各種顏色的油的組合，通過油的流動產生不可思議的圖案。

同一萬花筒中“芯”萬花筒的數量和質量是不變的，但只要轉動萬花筒使碎片以新的方式組合，就會有無窮無盡的新圖案和花樣。陳列的創作原則是賦予散亂無序的材料以獨特的藝術表現手段，進行有目的的組合，產生各種新的創意。

萬花筒有兩個鏡面結構不同的鏡子、三鏡、四鏡、錐形、旋轉和其他結構，所以你可以看到鉆石、三角形和其他形狀。

外觀結構

萬花筒是一個圓柱形結構，圓柱的底部需要填充兩層玻璃，玻璃分散在它們之間“標的物”，如一些彩色紙屑或彩色碎玻璃；另一端開一個小孔，稱為“視孔”眼睛可以通過這個小洞往里看。

內部鏡結構

2鏡結構

2鏡結構（Double mirror system）萬花筒由兩面鏡子組成。因為兩塊玻璃鏡子只能形成三角形的兩條邊，另一條邊不能反射。因此，帶有兩個鏡子的萬花筒將呈現圓形。如果兩個鏡子以30度的角度分開，則可以形成分成12個塊的圖像。不同的角度使萬花筒圖像不同。如果玻璃鏡之間的夾角為22°.將展示5，16幅圖像。可以看出，萬花筒中物體的圖像數量隨著兩個鏡子之間的角度而變化。如果將兩個鏡子之間的角度記錄為θ，并且θ的整數倍等于360度，即=360°，則形成的萬花筒圖案是分成N個塊的正N多邊形，這也表明一個物體圖像有N個虛像。

3鏡結構

3鏡結構（Threemirror system）用三面鏡子組成一個三角形。兩個以上光滑均勻的光學平面的透明體，至少有一組面是不平行的，包括正三角形、等腰三角形和直角三角形等，形成不同的三角形，呈現不同的圖像。當使用三鏡結構時，可以通過調整三個玻璃鏡的角度來顯示不同的圖像。三鏡組合結構的交叉反射形成的萬花筒圖案不僅可以完全覆蓋整個視覺畫面，而且還具有節奏感。通過觀察，我們可以發現該圖形的單元結構為正六邊形。

4鏡結構

4鏡結構（Fourmirror system）四面鏡子用來組成四邊形或菱形。如果形成一個正方形，它將產生一個拼接圖案狀的圖像萬花筒中形成的圖案是通過方形結構在水平和垂直方向上對稱排列的連續圖案，物體將在萬花筒中形成重疊且相同的虛像。形成鉆石會產生兩個焦點。除了60度角的鉆石外，在萬花筒中的事物形成的圖案中還會有許多大小不同的重疊虛像。

5鏡結構

5鏡結構（Fivemirror system）由五塊相同大小的鏡子組成。由5個鏡面結構組成的平面圖形是正五邊形。物體被五角鏡反射后，形成的圖像無法覆蓋視覺空間，中間有一個36度的鉆石空白。

6鏡結構

6鏡結構（Sixmirror system）由六面大小相同的鏡子組成。萬花筒中形成的圖形為連續圖形，其圖形單元結構為正六邊形。

錐型鏡結構

錐型鏡結構（Tape mirror system）如果你將三個或四個梯形鏡頭組合在一起，通過寬大的開口觀看，你會看到圖像是球形的，充滿立體感。圓錐鏡結構的本質是三鏡結構和四鏡結構的組合，由三個或四個玻璃鏡組成，但玻璃鏡的形狀必須是梯形的。組裝完成后，可以看到一個球形圖像。與其他反射鏡結構相比，錐形反射鏡結構的圖像更具立體感。

循環鏡結構

循環鏡結構（Cyclic mirror system）在圓筒壁上貼一層可以反射光線的鏡面薄膜，你可以看到一個漩渦狀的圖像，就像剛剛通過后通道訪問另一邊一樣。與其他結構類型不同，圓形結構可以形成規則的圖像和不規則的反射。

萬花筒的鏡面結構決定成像，而鏡面材料決定其成像效果鏡面材料主要包括面鏡、塑料鏡、金屬鏡、分色玻璃等。

暗箱型萬花筒（Cavity mirror/油性或干性）

黑盒指的是萬花筒前端的題材（芯）的盒子。題材是油，稱為油黑箱類型。與油性相反，主題是玻璃碎片或珠子，這被稱為干燥的黑盒類型。

蜻蜓型萬花筒

代替萬花筒中常用的鏡頭，只安裝了帶有切口的玻璃片，并且將玻璃片縱向切割或切割成格子狀或龜甲狀，因為切割后的玻璃片看起來像蜻蜓的眼睛（復眼），故得名蜻蜓型。

萬花筒

偏振型萬花筒（micropolariscope/變化濾光器）

偏振萬花筒由三棱鏡和偏光鏡組成、聚酯薄膜，可以形成奇怪的水晶狀彩色圖案。

婚禮型（Welding   oscilloscope）

婚禮萬花筒是一種可以兩個人同時欣賞的萬花筒。標的物安裝在兩個圓柱體的中心，其中一個由兩個透鏡組成，另一個由三個透鏡組成。由于受眾的特殊性，這種萬花筒經常被作為結婚禮物贈送，因此被命名為婚禮萬花筒。

望遠萬花一體型（Camera  Scope）

也被稱為巴達諾萬花筒，它是一種望遠鏡（telescope）和萬花筒（be volatile）的萬花筒。在組裝好的透鏡前面放置一個透明球體（丙烯球或水晶球）而不是珠子，結構非常簡單，但它可以展示一個奇妙的圖像世界。

彈子型（Marble   oscilloscope）

大理石萬花筒里裝滿了有圖案的玻璃球（也被稱為藝術大理石）通過旋轉玻璃球來改變圖案。因為玻璃球是由藝術家手工制作的，所以每件作品都是獨一無二的。

八音盒萬花筒（Music   box   kaleidoscope）

利用音樂盒彈簧的旋轉來改變圖像，它既帶來了視聽享受。為了利用額外的空間，這款萬花筒還開發了一個儲物層。

萬花筒設計之初是一款休閑益智的游戲玩具，同時也是一款美學靈感玩具。因為萬花筒是利用光的反射原理發明的，所以被學校作為教材來培養學生 實踐能力、觀察能力和思考能力。萬花筒也被用作家居裝飾，并逐漸發展成為一種光學藝術品，用于建筑等多種藝術領域、美術帶來了啟發。

建筑

實體結構

固體結構通常是指建筑物的結構是固體結構，例如建筑物中的拱門、壩體、墻體、柱體。中世紀歐洲的教堂建筑往往表現出萬花筒結構的特點。在哥特式建筑中，圓形的玫瑰窗也被稱為萬花筒的單元結構。為了防止建筑中的大跨度空間過于沉悶，布置了更多的小空間，但分布結構仍以萬花筒對稱結構為基礎，這將使神圣的教堂更加莊嚴。從建筑的三維結構來看，整體越來越窄，它在頂部聚集形成一個萬花筒結構的穹頂作為基本結構，這種穹頂形式相互轉化和組合，形成了豐富的建筑空間。

框架結構

框架結構通常是指建筑結構由細長桿件組成的支撐體系，其結構既能承受水平荷載又能承受垂直荷載，如建筑中的網架、析架等。萬花筒結構用于平面和空間框架結構在平面結構中，經常使用正多邊形結構來體現萬花筒結構的應用，而在空間結構中，則使用萬花筒來為單一結構制作萬花筒對稱結構并形成三維組合。

例如，法國的埃菲爾鐵塔是由鋼筋制成的多級桁架結構，形成四個相同的A形組合從空中俯瞰，它形成了一個規則的四邊形萬花筒結構。

殼體結構

殼結構通常指層狀結構，其長度和寬度遠大于其厚度。殼結構在自然界中并不罕見，例如蛋殼。這種結構在建筑結構的表面施加外力，其特點是受力均勻。隨著許多新技術和新材料的研發，人們可以創造出造型美觀材料經濟空間結構大的貝殼建筑。由于材料厚度較薄，但結構具有較大的空間跨度和較輕的重量，因此建筑物的穩定性變得非常重要。因此，萬花筒對稱結構經常出現在具有殼體結構的建筑中。

天窗

基于萬花筒的原理，天窗被設計為窗框，第一透光玻璃連接到頂部，第二透光玻璃嵌入底部，每個窗框的內部都連接有平面玻璃鏡平面玻璃鏡、第一透明玻璃和第二透明玻璃設置在窗框上，使得天窗呈圓臺狀。窗框的上部嵌有玻璃隔板。玻璃隔板將平面玻璃鏡分成上側、下側設有多個風扇，風扇與窗框連接。玻璃隔板、在上平面玻璃鏡和第一透明玻璃形成的空間中放置有防靜電的彩色塑料片，當風扇工作時，彩色塑料片可以被吹起。

平面藝術

平面設計通常會選擇一些幾何形狀作為元素，例如三角形、矩形、菱形、圓形、電弧等，然后將這些基本元素按照一定的構圖進行排列、組合、拼接。拼布的構圖通常采用幾何點、線、表面形成一些規則、有序的、現代平面構成的構成。

平面作品可以利用萬花筒的視覺效果給人無盡的感受。如下圖所示，埃舍爾和s 《天使與魔鬼》以圓心為中點，由大到小排列，很有秩序和節奏感。萬花筒的這一特性也應用于時鐘設計。

數字語言結合萬花筒結構創作的作品可以夸大物體本身的美，使不起眼的物體展現出秩序和圖式之美。藝術家們猜測和探索數字藝術中的萬花筒結構他們從大自然中提取元素，然后借助數字語言如聲學工程師馬克按照一定的規則進行提煉和重組·費舍爾（Mark fischer）借助被稱作“小波轉換”動物聲譜轉換的數學過程，然后用一些數字技術繪制轉換結果，形成一個美麗的對稱圖形。

制作萬花筒時，需要準備的萬花筒原材料是條形鏡片（材料自選）硬紙板、彩色玻璃碎屑、彩色包裝紙、小刀、膠帶等。適合初學者選擇塑料鏡，制作簡單，不容易劃傷手。

準備好材料后，制作者可以用膠帶將三面長寬相同的鏡子向內固定，并確保三面鏡子形成三角形中空體進行成像。調整后，玻璃球或其他物體固定在三角形中空體的一側，同時在外部纏繞——張紙板的過程中，需要為玻璃球預留一定的空間之后，制作人在另一面貼上透明膜，并留有觀察孔。最后，制作者可以在空心三角形的外層添加自己喜歡的裝飾。這樣，一個基本的萬花筒就制成了。

此外，玻璃鏡子可以切割成12厘米的長度、3厘米寬的長條，并將其組裝成三棱柱，然后將三棱柱放入圓柱體中。生產者可以在三棱鏡的一端安裝一個透明的玻璃片，并保留它作為觀察孔；另一端填充玻璃碎片或其他物體，然后安裝一塊圓形玻璃。其他步驟則跟“基礎款”類似。

萬花筒職業生涯

鮑靈格林州立大學的Sullivan 教授和費爾菲爾德大學的Mainiero 教授等(2008)提出了一個萬花筒式的職業模式(Kaleidoscope model)用來描述一個人的長期狀況的模型的職業生涯。

比如調節萬花筒“芯”每個人都會通過萬花筒的參數進行評估和工作、與生活相關的選擇和選項之間的利用率，以便更好地匹配工作需求、工作限制、工作機會和個人價值、愛好之間的契合程度。萬花筒式的職業觀反映了個人在工作中的追求、家庭和自我在多個領域達到最佳狀態的心理需求是新生代女性員工職業價值觀的重要內容。

萬花筒項目

萬花筒項目是對美國高等教育科技優勢的挑戰、在大學生選擇理工科專業的比例下降和信息技術革命對教學產生影響的背景下，科學教育的改革計劃應運而生。萬花筒式”這意味著工作的注意力必須關注學生的各個方面學習環境，而不是孤立地看待它；它意味著有意義的改革不是來自孤立的個人的工作，而是必須有許多人的特別參與。萬花筒的比喻意味著盡管有許多改革模式，但每種模式都必須適合當地環境。

情緒萬花筒

在美國心理學家埃利斯提出的情緒ABC理論中，A指的是誘發事件(Acti-Value added tax event)b指的是個人在遭遇誘發事件后出生的信念(Beliefs)也就是他對這一事件的看法、解釋和評價；c指個人成績在特定情況下的情緒和行為(result)相應地，萬花筒原理的關鍵在于圓柱體中棱鏡的作用。a是碎片，B對應于萬花筒中相同圖案和數量的碎片，但當旋轉萬花筒時，碎片會重新組合，C將獲得新的圖案和新的圖案。