Caleidoscópio
Flexão múltipla por duas ou mais superfícies reflectoras é conhecida desde a antiguidade e foi descrita como tal por Giambattista della Porta no seu Magia Naturalis (1558-1589). Em 1646 Athanasius Kircher descreveu uma experiência com uma construção de dois espelhos, que podiam ser abertos e fechados como um livro e posicionados em vários ângulos, mostrando figuras poligonais regulares consistindo de setores de alíquotas refletidas de 360°. O Sr. Bradley’s New Improvements in Planting and Gardening (1717) descreveu uma construção semelhante a ser colocada em desenhos geométricos para mostrar uma imagem com reflexão multiplicada. Entretanto, uma configuração ótima que produz os efeitos completos do caleidoscópio não foi registrada antes de 1815.
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Em 1814 Sir David Brewster realizou experiências de polarização da luz através de reflexões sucessivas entre placas de vidro e notou primeiro “a disposição circular das imagens de uma vela em torno de um centro, e a multiplicação dos sectores formados pelas extremidades das placas de vidro”. Ele se esqueceu disso, mas notou uma versão mais impressionante do efeito durante novas experiências em fevereiro de 1815. Um tempo depois ele ficou impressionado com o reflexo multiplicado de um pedaço de cimento que era pressionado no final de uma calha triangular de vidro, que parecia mais regular e quase perfeitamente simétrica em comparação com os objetos refletidos que tinham sido colocados mais longe das placas refletoras em experimentos anteriores. Isto desencadeou mais experiências para encontrar as condições para as condições mais bonitas e simetricamente perfeitas. Uma versão inicial tinha pedaços de vidro colorido e outros objetos irregulares fixados permanentemente e era admirada por alguns membros da Sociedade Real de Edimburgo, incluindo Sir George Mackenzie, que previu a sua popularidade. Seguiu-se uma versão em que alguns dos objectos e pedaços de vidro podiam mover-se quando o tubo era rodado. O último passo, considerado como o mais importante por Brewster, foi colocar os vidros reflectores num tubo de desenho com uma lente côncava para introduzir de forma distinta os objectos circundantes no padrão reflectido.
Brewster pensou que o seu instrumento era de grande valor em “todas as artes ornamentais” como um dispositivo que cria uma “infinidade de padrões”. Os artistas poderiam delinear com precisão as figuras produzidas do caleidoscópio por meio do microscópio solar (um tipo de dispositivo obscuro de câmera), lanterna mágica ou câmera lucida. Brewster acreditava que ele se tornaria ao mesmo tempo um instrumento popular “para fins de diversão racional”. Ele decidiu solicitar uma patente. A patente britânica no. 4136 “para um novo instrumento óptico chamado “The Kaleidoscope” para exibir e criar belas formas e padrões de grande utilidade em todas as artes ornamentais” foi concedida em julho de 1817. Infelizmente o fabricante originalmente empenhado em produzir o produto tinha mostrado um dos instrumentos da patente a alguns dos oculistas londrinos para ver se conseguia obter encomendas dos mesmos. Logo o instrumento foi copiado e comercializado antes que o fabricante tivesse preparado qualquer número de caleidoscópios para venda. Estima-se que duzentos mil caleidoscópios tenham sido vendidos em Londres e Paris em apenas três meses. Brewster calculou que no máximo mil destes eram cópias autorizadas que foram construídas corretamente, enquanto a maioria dos outros não dava uma impressão correta de sua invenção. Como relativamente poucas pessoas tinham experimentado um caleidoscópio adequado ou sabiam como aplicá-lo às artes ornamentais, ele decidiu divulgar um tratado sobre os princípios e a construção correta do caleidoscópio.
Pensava-se que a patente foi reduzida em um Tribunal de Direito, uma vez que seus princípios já eram supostamente conhecidos. Brewster afirmou que o caleidoscópio era diferente porque as posições particulares do objeto e do olho, desempenhavam um papel muito importante na produção das belas formas simétricas. A opinião de Brewster foi partilhada por vários cientistas, incluindo James Watt.
Philip Carpenter tentou originalmente produzir a sua própria imitação do caleidoscópio, mas não ficou satisfeito com os resultados. Ele decidiu oferecer os seus serviços à Brewster como fabricante. Brewster concordou e os modelos de Carpenter foram carimbados como “sole maker”. Percebendo que a empresa não podia atender ao nível de demanda, Brewster obteve permissão da Carpenter em 1818 para que o aparelho fosse fabricado por outros fabricantes. Em seu tratado sobre o Caleidoscópio de 1819, Brewster listou mais de uma dúzia de fabricantes/vendedores de caleidoscópios patenteados. A empresa Carpenter continuaria a vender caleidoscópios durante 60 anos. H.M. Quackenbush Co. com sede no norte de Nova York, nos Estados Unidos foi outro fabricante autorizado.
Em 1987, a artista de caleidoscópios Thea Marshall, trabalhando com o Centro de Ciência e Tecnologia Willamette, um museu de ciência localizado no Eugene, Oregon, projetou e construiu uma exposição itinerante de 1.000 pés quadrados de matemática e ciência, “Caleidoscópios”: Reflexões da Ciência e da Arte”. Com financiamento da National Science Foundation, e circulado sob os auspícios do Smithsonian Institution Traveling Exhibition Service (SITES), a exposição apareceu em 15 museus de ciência durante um período de três anos, alcançando mais de um milhão de visitantes nos Estados Unidos e Canadá. Os módulos de exposição interactiva permitiram aos visitantes compreender e apreciar melhor o funcionamento dos caleidoscópios.