Kalejdoskop
Wielokrotne odbicie przez dwie lub więcej powierzchni odbijających było znane od starożytności i zostało opisane jako takie przez Giambattistę della Porta w jego Magia Naturalis (1558-1589). W 1646 r. Athanasius Kircher opisał eksperyment z konstrukcją dwóch luster, które można było otwierać i zamykać jak książkę i ustawiać pod różnymi kątami, ukazując regularne figury wielokątów składające się z odbitych alikwotowych sektorów 360°. Pan Bradley w New Improvements in Planting and Gardening (1717) opisał podobną konstrukcję, którą można było umieścić na rysunkach geometrycznych, aby pokazać obraz ze zwielokrotnionym odbiciem. Jednak optymalna konfiguracja dająca pełne efekty kalejdoskopu nie została odnotowana przed 1815 rokiem.
Odtwórz media
W 1814 roku Sir David Brewster przeprowadził eksperymenty nad polaryzacją światła przez kolejne odbicia między płytkami szklanymi i po raz pierwszy zauważył „koliste ułożenie obrazów świecy wokół środka oraz zwielokrotnienie sektorów utworzonych przez krańce płytek szklanych”. Zapomniał o tym, ale podczas kolejnych eksperymentów w lutym 1815 roku zauważył bardziej imponującą wersję tego efektu. Chwilę później wrażenie zrobiło na nim zwielokrotnione odbicie kawałka cementu wciśniętego na końcu trójkątnej szklanej rynny, które wydało mu się bardziej regularne i niemal idealnie symetryczne w porównaniu z odbitymi przedmiotami, które we wcześniejszych eksperymentach znajdowały się dalej od płytek odbijających. To zapoczątkowało kolejne eksperymenty mające na celu znalezienie warunków dla najpiękniejszych i najdoskonalszych symetrycznie warunków. Wczesna wersja miała kawałki kolorowego szkła i inne nieregularne obiekty przymocowane na stałe i była podziwiana przez niektórych członków Royal Society of Edinburgh, w tym Sir George’a Mackenzie, który przewidział jej popularność. Później pojawiła się wersja, w której niektóre obiekty i kawałki szkła mogły się poruszać, gdy rura była obracana. Ostatnim krokiem, uważanym przez Brewstera za najważniejszy, było umieszczenie szyb odbijających w tubie z wklęsłą soczewką, aby wyraźnie wprowadzić otaczające obiekty do odbitego wzoru.
Brewster uważał, że jego instrument ma wielką wartość we „wszystkich sztukach zdobniczych” jako urządzenie, które tworzy „nieskończoność wzorów”. Artyści mogli dokładnie odwzorować wytworzone figury kalejdoskopu za pomocą mikroskopu słonecznego (rodzaj urządzenia camera obscura), latarni magicznej lub camera lucida. Brewster wierzył, że stanie się on jednocześnie popularnym instrumentem „dla celów racjonalnej rozrywki”. Postanowił złożyć wniosek o patent. Brytyjski patent nr 4136 „na nowy instrument optyczny zwany „Kalejdoskopem” do pokazywania i tworzenia pięknych form i wzorów, bardzo przydatnych we wszystkich sztukach zdobniczych” został przyznany w lipcu 1817 roku. Niestety, producent pierwotnie zaangażowany do produkcji pokazał jeden z instrumentów patentowych niektórym londyńskim optykom, aby sprawdzić, czy mógłby otrzymać od nich zamówienia. Wkrótce instrument został skopiowany i wprowadzony na rynek, zanim producent zdążył przygotować jakąkolwiek liczbę kalejdoskopów do sprzedaży. Szacuje się, że w ciągu zaledwie trzech miesięcy w Londynie i Paryżu sprzedano około dwustu tysięcy kalejdoskopów. Brewster przypuszczał, że co najwyżej tysiąc z nich było autoryzowanymi kopiami, które zostały skonstruowane poprawnie, podczas gdy większość pozostałych nie dawała prawidłowego wrażenia jego wynalazku. Ponieważ tak niewiele osób miało do czynienia z prawidłowym kalejdoskopem lub wiedziało, jak zastosować go w sztuce zdobniczej, postanowił opublikować traktat o zasadach i prawidłowej konstrukcji kalejdoskopu.
Myślano, że patent został ograniczony w sądzie, ponieważ jego zasady były już rzekomo znane. Brewster stwierdził, że kalejdoskop jest inny, ponieważ poszczególne pozycje obiektu i oka odgrywają bardzo ważną rolę w tworzeniu pięknych symetrycznych form. Opinię Brewstera podzielało kilku naukowców, w tym James Watt.
Philip Carpenter początkowo próbował wyprodukować własną imitację kalejdoskopu, ale nie był zadowolony z rezultatów. Postanowił zaoferować swoje usługi Brewsterowi jako producentowi. Brewster zgodził się i modele Carpentera zostały opatrzone pieczęcią „sole maker”. Zdając sobie sprawę, że firma nie jest w stanie sprostać zapotrzebowaniu, Brewster uzyskał od Carpentera w 1818 roku pozwolenie na wytwarzanie urządzenia przez innych producentów. W swoim traktacie o kalejdoskopie z 1819 roku Brewster wymienił kilkunastu producentów/sprzedawców patentowych kalejdoskopów. Firma Carpentera miała sprzedawać kalejdoskopy jeszcze przez 60 lat. Innym autoryzowanym producentem była firma H.M. Quackenbush Co. z siedzibą w stanie Nowy Jork w Stanach Zjednoczonych.
W 1987 roku artystka kalejdoskopowa Thea Marshall, współpracując z Willamette Science and Technology Center, muzeum nauki znajdującym się w Eugene w stanie Oregon, zaprojektowała i skonstruowała objazdową wystawę matematyczno-naukową o powierzchni 1000 stóp kwadratowych, „Kalejdoskopy: Refleksje Nauki i Sztuki”. Dzięki finansowaniu z National Science Foundation, wystawa ta była dystrybuowana pod auspicjami Smithsonian Institution Traveling Exhibition Service (SITES) i pojawiła się w 15 muzeach nauki w ciągu trzech lat, docierając do ponad miliona zwiedzających w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Interaktywne moduły ekspozycji pozwoliły zwiedzającym lepiej zrozumieć i docenić sposób działania kalejdoskopów.