Kaleidoskop
Die Mehrfachreflexion durch zwei oder mehr spiegelnde Oberflächen ist seit der Antike bekannt und wurde von Giambattista della Porta in seiner Magia Naturalis (1558-1589) als solche beschrieben. Im Jahr 1646 beschrieb Athanasius Kircher ein Experiment mit einer Konstruktion aus zwei Spiegeln, die wie ein Buch auf- und zugeklappt und in verschiedenen Winkeln positioniert werden konnten und regelmäßige Polygonfiguren zeigten, die aus reflektierten Aliquotsektoren von 360° bestanden. In Mr. Bradleys New Improvements in Planting and Gardening (1717) wird eine ähnliche Konstruktion beschrieben, die auf geometrischen Zeichnungen angebracht werden kann, um ein Bild mit mehrfacher Reflexion zu zeigen. Eine optimale Konfiguration, die die volle Wirkung des Kaleidoskops erzeugt, wurde jedoch erst 1815 aufgezeichnet.
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Im Jahr 1814 führte Sir David Brewster Experimente zur Polarisation des Lichts durch aufeinanderfolgende Reflexionen zwischen Glasplatten durch und bemerkte zum ersten Mal „die kreisförmige Anordnung der Bilder einer Kerze um ein Zentrum und die Vervielfachung der Sektoren, die von den Enden der Glasplatten gebildet werden“. Er vergaß dies, bemerkte aber bei weiteren Experimenten im Februar 1815 eine noch eindrucksvollere Version des Effekts. Wenig später beeindruckte ihn die vervielfachte Reflexion eines Zementstücks, das am Ende einer dreieckigen Glaswanne durchgedrückt wurde und das im Vergleich zu den reflektierten Objekten, die in früheren Experimenten weiter von den reflektierenden Platten entfernt waren, regelmäßiger und fast perfekt symmetrisch erschien. Dies löste weitere Experimente aus, um die Bedingungen für die schönsten und symmetrisch perfektesten Verhältnisse zu finden. Eine frühe Version, bei der farbige Glasstücke und andere unregelmäßige Objekte dauerhaft befestigt waren, wurde von einigen Mitgliedern der Royal Society of Edinburgh bewundert, darunter Sir George Mackenzie, der ihre Popularität vorhersagte. Es folgte eine Version, bei der sich einige der Objekte und Glasstücke bewegen konnten, wenn die Röhre gedreht wurde. Der letzte Schritt, der von Brewster als der wichtigste angesehen wurde, bestand darin, die reflektierenden Scheiben in ein Ziehröhrchen mit einer konkaven Linse zu setzen, um die umliegenden Objekte deutlich in das reflektierte Muster einzubringen.
Brewster war der Meinung, dass sein Instrument von großem Wert für „alle ornamentalen Künste“ sei, da es eine „Unendlichkeit von Mustern“ erzeuge. Künstler konnten die mit dem Kaleidoskop erzeugten Figuren mit Hilfe des Sonnenmikroskops (einer Art Camera obscura), der Laterna Magica oder der Camera lucida genau abbilden. Brewster glaubte, dass das Kaleidoskop zur gleichen Zeit ein beliebtes Instrument „für die Zwecke der rationalen Unterhaltung“ werden würde. Er beschloss, ein Patent zu beantragen. Das britische Patent Nr. 4136 „für ein neues optisches Instrument namens „The Kaleidoscope“ zur Darstellung und Erzeugung schöner Formen und Muster, die in allen dekorativen Künsten von großem Nutzen sind“ wurde im Juli 1817 erteilt. Leider hatte der ursprünglich mit der Herstellung des Produkts beauftragte Hersteller einigen Londoner Optikern eines der Patentinstrumente gezeigt, um zu sehen, ob er von ihnen Aufträge erhalten könnte. Schon bald wurde das Instrument kopiert und vermarktet, bevor der Hersteller überhaupt eine Anzahl von Kaleidoskopen für den Verkauf vorbereitet hatte. Schätzungsweise zweihunderttausend Kaleidoskope wurden in London und Paris in nur drei Monaten verkauft. Brewster schätzte, dass es sich bei höchstens tausend dieser Exemplare um autorisierte Kopien handelte, die korrekt konstruiert waren, während die Mehrzahl der anderen keinen korrekten Eindruck von seiner Erfindung vermittelten. Da nur relativ wenige Menschen ein richtiges Kaleidoskop kannten oder wussten, wie man es in der Zierkunst anwendet, beschloss er, eine Abhandlung über die Prinzipien und die richtige Konstruktion des Kaleidoskops zu veröffentlichen.
Das Patent sollte vor Gericht reduziert werden, da seine Prinzipien angeblich bereits bekannt waren. Brewster erklärte, das Kaleidoskop sei anders, weil die besonderen Positionen des Objekts und des Auges eine sehr wichtige Rolle bei der Herstellung der schönen symmetrischen Formen spielten. Brewsters Meinung wurde von mehreren Wissenschaftlern geteilt, unter anderem von James Watt.
Philip Carpenter versuchte ursprünglich, das Kaleidoskop selbst zu imitieren, war aber mit den Ergebnissen nicht zufrieden. Er beschloss, Brewster seine Dienste als Hersteller anzubieten. Brewster stimmte zu, und Carpenters Modelle erhielten den Stempel „sole maker“. Brewster erkannte, dass das Unternehmen die Nachfrage nicht befriedigen konnte, und erhielt 1818 von Carpenter die Erlaubnis, das Gerät auch von anderen Herstellern fertigen zu lassen. In seiner Abhandlung über das Kaleidoskop von 1819 führte Brewster mehr als ein Dutzend Hersteller/Verkäufer von Patentkaleidoskopen auf. Carpenters Firma verkaufte noch 60 Jahre lang Kaleidoskope. Ein weiterer autorisierter Hersteller war die H.M. Quackenbush Co. mit Sitz im Bundesstaat New York.
Im Jahr 1987 entwarf und baute die Kaleidoskop-Künstlerin Thea Marshall in Zusammenarbeit mit dem Willamette Science and Technology Center, einem Wissenschaftsmuseum in Eugene, Oregon, eine 1.000 Quadratmeter große Wanderausstellung über Mathematik und Wissenschaft mit dem Titel „Kaleidoscopes: Reflections of Science and Art“. Mit finanzieller Unterstützung der National Science Foundation und unter der Schirmherrschaft des Smithsonian Institution Traveling Exhibition Service (SITES) wurde die Ausstellung über einen Zeitraum von drei Jahren in 15 Wissenschaftsmuseen gezeigt und erreichte mehr als eine Million Besucher in den Vereinigten Staaten und Kanada. Interaktive Ausstellungsmodule ermöglichten es den Besuchern, die Funktionsweise von Kaleidoskopen besser zu verstehen und zu schätzen.