Kalejdoskop
Mångfaldig reflektion genom två eller flera reflekterande ytor har varit känd sedan antiken och beskrevs som sådan av Giambattista della Porta i hans Magia Naturalis (1558-1589). År 1646 beskrev Athanasius Kircher ett experiment med en konstruktion av två speglar som kunde öppnas och stängas som en bok och ställas i olika vinklar, vilket visade regelbundna polygonfigurer som bestod av reflekterade alikvotsektorer på 360°. I Mr Bradleys New Improvements in Planting and Gardening (1717) beskrivs en liknande konstruktion som kan placeras på geometriska ritningar för att visa en bild med multiplicerad reflektion. En optimal konfiguration som ger kalejdoskopets fulla effekt registrerades dock inte före 1815.
Play media
In 1814 utförde Sir David Brewster experiment om ljusets polarisering genom successiva reflektioner mellan glasplattor och noterade först ”det cirkulära arrangemanget av bilderna av ett ljus runt ett centrum, och multipliceringen av sektorerna som bildas av glasplattornas ytterpunkter”. Han glömde bort det, men lade märke till en mer imponerande version av effekten under ytterligare experiment i februari 1815. En tid senare imponerades han av den multiplicerade reflektionen av en bit cement som pressades igenom i änden av ett triangulärt glastråg, som verkade mer regelbunden och nästan perfekt symmetrisk i jämförelse med de reflekterade föremålen som hade befunnit sig längre bort från de reflekterande plattorna i tidigare experiment. Detta utlöste fler experiment för att hitta förutsättningarna för de vackraste och symmetriskt perfekta förhållandena. En tidig version hade bitar av färgat glas och andra oregelbundna föremål som var permanent fastsatta och beundrades av vissa medlemmar av Royal Society of Edinburgh, däribland Sir George Mackenzie som förutspådde dess popularitet. En version följde där några av föremålen och glasbitarna kunde röra sig när röret roterades. Det sista steget, som Brewster ansåg vara det viktigaste, var att placera de reflekterande rutorna i ett dragrör med en konkav lins för att tydligt föra in omgivande föremål i det reflekterade mönstret.
Brewster ansåg att hans instrument skulle vara av stort värde inom ”alla prydnadskonster” som en anordning som skapar en ”oändlighet av mönster”. Konstnärer kunde noggrant avgränsa de framställda figurerna i kalejdoskopet med hjälp av solmikroskopet (en typ av camera obscura-anordning), den magiska lyktan eller camera lucida. Brewster trodde att det samtidigt skulle bli ett populärt instrument ”för rationell underhållning”. Han beslöt att ansöka om patent. Det brittiska patentet nr 4136 ”för ett nytt optiskt instrument kallat ”Kalejdoskopet” för att visa och skapa vackra former och mönster som är till stor nytta i all prydnadskonst” beviljades i juli 1817. Tyvärr hade den tillverkare som ursprungligen anlitats för att tillverka produkten visat ett av de patenterade instrumenten för några av Londons optiker för att se om han kunde få beställningar från dem. Snart kopierades och marknadsfördes instrumentet innan tillverkaren hade förberett ett antal kalejdoskop för försäljning. Uppskattningsvis tvåhundratusen kalejdoskop såldes i London och Paris på bara tre månader. Brewster räknade med att högst tusen av dessa var auktoriserade kopior som var korrekt konstruerade, medan majoriteten av de andra inte gav ett korrekt intryck av hans uppfinning. Eftersom så relativt få människor hade upplevt ett riktigt kalejdoskop eller visste hur man tillämpar det inom prydnadskonsten, beslöt han att publicera en avhandling om principerna och den korrekta konstruktionen av kalejdoskopet.
Det var tänkt att patentet skulle reduceras i en domstol eftersom dess principer förmodades vara redan kända. Brewster hävdade att kalejdoskopet var annorlunda eftersom objektets och ögats särskilda positioner spelade en mycket viktig roll för att åstadkomma de vackra symmetriska formerna. Brewsters åsikt delades av flera vetenskapsmän, däribland James Watt.
Philip Carpenter försökte ursprungligen tillverka en egen imitation av kalejdoskopet, men var inte nöjd med resultatet. Han bestämde sig för att erbjuda Brewster sina tjänster som tillverkare. Brewster gick med på det och Carpenters modeller fick stämpeln ”sole maker”. Brewster insåg att företaget inte kunde möta efterfrågan och fick 1818 tillstånd av Carpenter att anordningen fick tillverkas av andra tillverkare. I sin 1819 års Treatise on the Kaleidoscope räknade Brewster upp mer än ett dussin tillverkare/säljare av patenterade kalejdoskop. Carpenters företag skulle fortsätta att sälja kalejdoskop i 60 år. H.M. Quackenbush Co. i New York i USA var en annan auktoriserad tillverkare.
År 1987 utformade och byggde kalejdoskopkonstnären Thea Marshall i samarbete med Willamette Science and Technology Center, ett vetenskapsmuseum i Eugene, Oregon, en vandringsutställning om matematik och vetenskap på 1 000 kvadratmeter, ”Kaleidoscopes: Reflektioner av vetenskap och konst”. Med finansiering från National Science Foundation och under ledning av Smithsonian Institution Traveling Exhibition Service (SITES) visades utställningen på 15 vetenskapliga museer under en treårsperiod och nådde mer än en miljon besökare i USA och Kanada. Interaktiva utställningsmoduler gjorde det möjligt för besökarna att bättre förstå och uppskatta hur kalejdoskop fungerar.