Kaleidoskop

Ein Kaleidoskop (/kəˈlaɪdəskoʊp/) ist ein optisches Instrument mit zwei oder mehreren reflektierenden Oberflächen (oder Spiegeln), die in einem Winkel zueinander geneigt sind, so dass ein oder mehrere (Teile von) Objekte an einem Ende dieser Spiegel durch wiederholte Reflexion als regelmäßiges symmetrisches Muster dargestellt werden, wenn sie vom anderen Ende aus betrachtet werden. Diese Reflektoren sind in der Regel in einem Rohr eingeschlossen, das an einem Ende oft eine Zelle mit losen, farbigen Glasstücken oder anderen transparenten (und/oder undurchsichtigen) Materialien enthält, die in das betrachtete Muster reflektiert werden. Die Drehung der Zelle bewirkt eine Bewegung der Materialien, so dass sich das Bild ständig ändert. ⓘ

So entsteht ein Kaleidoskopbild ⓘ

Bewegung in einem Kaleidoskop ⓘ

Das Kaleidoskop ist ein optisches Gerät, das häufig als Kinderspielzeug verwendet wird. ⓘ

Das Kaleidoskop war ursprünglich schon den alten Griechen bekannt, wurde jedoch erst 1816 vom schottischen Physiker David Brewster erneut entdeckt und 1817 als Patent angemeldet. Brewster stieß bei seinen Untersuchungen über die Polarisation doppelbrechender Kristalle darauf, als er solche Kristalle in einer spiegelnden Metallröhre betrachtete. ⓘ

Etymologie

Der von seinem schottischen Erfinder David Brewster geprägte Begriff "Kaleidoskop" leitet sich von den altgriechischen Wörtern καλός (kalos), "schön, Schönheit", εἶδος (eidos), "das, was man sieht: Form, Gestalt" und σκοπέω (skopeō), "betrachten, untersuchen" ab, also "Betrachtung schöner Formen". Es wurde erstmals in dem am 10. Juli 1817 erteilten Patent veröffentlicht. ⓘ

Geschichte

Ein Vergleich der Spiegelkonstruktionen von Kircher (links) und Bradley (rechts) ⓘ

Muster bei der Betrachtung durch ein Kaleidoskoprohr ⓘ

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) 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 gespiegelten 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 Wirkung des Kaleidoskops voll zur Geltung bringt, wurde jedoch nicht vor 1815 aufgezeichnet. ⓘ

Video einer rotierenden Kaleidoskopansicht ⓘ

1814 führte Sir David Brewster Experimente zur Lichtpolarisation 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 Zugrohr mit einer konkaven Linse zu setzen, um umliegende Objekte deutlich in das reflektierte Muster einzufügen. ⓘ

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 dekorativen Kunst anwendet, beschloss er, eine Abhandlung über die Prinzipien und die richtige Konstruktion des Kaleidoskops zu veröffentlichen. ⓘ

Es wurde angenommen, dass das Patent in einem Gericht reduziert wurde, da seine Prinzipien angeblich bereits bekannt waren. Brewster erklärte, dass das Kaleidoskop anders sei, weil die besonderen Positionen des Objekts und des Auges eine sehr wichtige Rolle bei der Erzeugung der schönen symmetrischen Formen spielten. Brewsters Meinung wurde von mehreren Wissenschaftlern, darunter James Watt, geteilt. ⓘ

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 wurden mit dem Stempel "sole maker" versehen. Brewster erkannte, dass das Unternehmen die Nachfrage nicht befriedigen konnte, und erhielt 1818 von Carpenter die Erlaubnis, das Gerät auch von anderen Herstellern produzieren 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. ⓘ

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 zu Mathematik und Wissenschaft, "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. ⓘ

Variationen

Polyangulares Kaleidoskop von R.B. Bate (mit verstellbaren Reflektorwinkeln), wie in Treatise on the Kaleidoscope (1819) dargestellt ⓘ

Allgemeine Variationen

David Brewster definierte in seinem Patent und seinen Veröffentlichungen mehrere Variablen:

• Variationen in der Größe (Brewster hielt eine Länge von fünf bis zehn Zoll für zweckmäßig, für ein bis vier Zoll schlug er die Verwendung einer Linse vor, deren Brennweite der Länge der Reflektoren entsprach)
• Variationen des Neigungswinkels der reflektierenden Flächen. In seinem Patent hielt Brewster 18°, 20° oder 22 1/2° für am angenehmsten. In der Abhandlung sind 45°, 36° und 30° die wichtigsten Beispiele.
• Variationen im Material der reflektierenden Oberflächen (Platten aus einfachem Glas, quergeschliffenem Glas (Spiegel) oder Metall oder die reflektierenden Innenflächen eines massiven Prismas aus Glas oder Bergkristall) Die Wahl des Materials kann einen gewissen Einfluss auf den Farbton und die Qualität des Bildes haben.
• Eine Vielzahl von Objekten, kleinen Figuren, Fragmenten, Flüssigkeiten und Materialien in verschiedenen Farben und Formen können in Objektzellen verwendet werden (neben den üblichen transparenten Fragmenten können z. B. verdrehte Stücke von Eisen- oder Messingdraht oder etwas Spitze sehr feine Effekte erzeugen) ⓘ

Verschiedene von Brewster vorgeschlagene Versionen

In seinem Patent sah Brewster zwei Formen für das Kaleidoskop vor:

• die "gebräuchlichste Form": zwei Reflektoren, kleine Objekte sollten in der Nähe der Öffnung platziert werden, um am anderen Ende betrachtet zu werden
• "Das zusammengesetzte oder teleskopische Kaleidoskop": eine Röhre mit zwei Reflektoren, die in eine andere Röhre mit einer bis drei konvexen Linsen geschoben wird, um jedes Objekt in beliebiger Entfernung zu betrachten (später wurde es als Teleidoskop wieder eingeführt)

In seiner Abhandlung über das Kaleidoskop (1819) beschreibt er die Grundform mit einer Objektzelle:

• "einfache Form": eine Röhre mit zwei Reflektoren und Objekten wie farbigen Glasstücken, die entweder fest oder lose in einer Zelle am Ende des Instruments angebracht sind ⓘ

Diagramme der Muster von polyzentrischen Kaleidoskopen in Treatise on the Kaleidoscope (1819) ⓘ

Brewster entwickelte auch mehrere Varianten:

• "Polycentral Kaleidoscope" mit drei Reflektoren im Winkel von 90°: das unendliche Muster gleichseitiger Dreiecke wurde von Brewster als "uncommonly splendid" bezeichnet
• "Polycentral Kaleidoscope" mit drei Reflektoren im Winkel von 90°, 45° und 45°: das Muster ist nicht symmetrisch um das Zentrum angeordnet, wurde aber dennoch von Brewster als "sehr ansprechend" bezeichnet
• "Polyzentrales Kaleidoskop" mit drei Reflektoren im Winkel von 90°, 60° und 30°: das Muster mit 31 reflektierten Bildern der Öffnung, die nicht symmetrisch um das Zentrum angeordnet sind. Brewster fand den Effekt "sehr schön, besonders wenn die Reflektoren metallisch sind".
• "Polyzentrale Kaleidoskope" mit vier Reflektoren: quadratisches oder rechteckiges Kaleidoskop mit einem unendlichen Muster aus Quadraten oder Rechtecken
• Projektionskaleidoskope mit Hilfe des Sonnenmikroskops oder der Laterna Magica, die es mehreren Personen ermöglichen, das Muster zu sehen
• "Mikroskopisches Kaleidoskop": winzige Kaleidoskope (bis zu einem Zoll Länge) zur Betrachtung mikroskopischer Objekte, die auch von Frauen als Schmuck getragen wurden
• Platzierung von "regelmäßig kristallisierten Körpern oder Glasstücken, die die polarisierende Struktur erhalten haben", vor der Blende, um "die Komplementärfarben des polarisierten Lichts" einzuführen
• rechteckige Objektplatten, die sich durch eine Rille in einer an den Enden des Reflektors angebrachten Zelle bewegen, ermöglichen eine größere Vielfalt bei der Bewegung loser Fragmente. Mit festen Fragmenten kann eine kalkuliertere Abfolge von Farbtönen und Formen zusammengestellt werden.
• eine "vibrierende Objektplatte": eine kleinere Objektplatte mit losen Objekten kann durch eine leichte Bewegung der Röhre an ihrem unteren Rand in Schwingung versetzt werden, wenn das Kaleidoskop horizontal gehalten wird
• eine farblose Objektplatte, entweder mit farblosen Glasstücken oder einer unregelmäßigen Oberfläche aus transparentem Lack, kann vor eine bunte Objektplatte gestellt werden. Die Farbtöne und Konturen der bunten Stücke werden durch die Brechung der farblosen Stücke abgeschwächt. Die farblosen Objekte geben dem Muster Konturen. Die farblose Objektplatte kann auch allein verwendet feine farblose Muster erzeugen.
• Statt in einer Objektzelle können transparente Fragmente auf einem Spiegel platziert und mit undurchsichtigen Fragmenten (z. B. Messingdrahtstücken, farbigen Folien und Gipskörnern) kombiniert werden, um die besten Effekte zu erzielen.
• eine Objektplatte mit festen Elementen kann in der Zelle platziert werden; wird die Zelle vor der Blende gedreht, ergeben sich dieselben Muster ⓘ

Alternative Positionen der Reflektoren im Kaleidoskop, wie im Patent von 1817 dargestellt. ⓘ

• Wenn die Reflektoren getrennt voneinander angeordnet sind (siehe Abb. 4 der Patentabbildung), werden ringförmige Muster gezeigt
• Wenn die Reflektoren parallel zueinander angeordnet sind (siehe Abb. 5 der Patentabbildung), ergeben sich geradlinige Muster.

Brewster hat sich noch eine weitere Anwendung für das Kaleidoskop ausgedacht:

• Eine Art Farborgel: Für eine harmonische visuelle Komposition mit Effekten, die der musikalischen Komposition ähneln, könnte ein sehr einfacher Apparat entwickelt werden, "um Objekte verschiedener Formen und Farben einzuführen, um die Richtung der Bewegung durch die winkelförmige Öffnung zu variieren und um die Geschwindigkeit ihrer Bewegung an den Effekt anzupassen, den sie erzeugen soll." ⓘ

Spätere Variationen

Hersteller und Künstler haben Kaleidoskope aus einer Vielzahl von Materialien und in vielen Formen geschaffen. Einige von ihnen fügten Elemente hinzu, die der Erfinder David Brewster zuvor nicht beschrieben hatte:

• Objektzellen wurden mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt, so dass die Gegenstände schweben und sich anmutig durch die Objektzelle bewegen, wenn der Betrachter sie leicht bewegt
• Stabkaleidoskope mit einem beweglichen, transparenten, versiegelten Schlauch, der eine Flüssigkeit enthält, die sinkende und/oder schwimmende Objekte (in der Regel einschließlich Glitter) am Ende der Reflektoren zeigt, wurden 1990 von WildeWood Creative Products in Zusammenarbeit mit Cozy Baker eingeführt
• Objekträder oder Karussells, die sich um eine in der Mitte des Kaleidoskops angebrachte Achse drehen, können Formen und Farben in das Kaleidoskopbild einbringen
• die Außenseiten von Kaleidoskopen sind zu skulpturalen Kunstwerken verarbeitet worden
• große Kaleidoskope sind in die Architektur einiger Gebäude integriert worden
• Software und Digitalkameras wurden in Hightech-Kaleidoskopen eingesetzt. ⓘ

Veröffentlichungen

Cozy Baker (gest. 19. Oktober 2010) - Gründerin der Brewster Kaleidoscope Society - sammelte Kaleidoskope und schrieb Bücher über viele der Künstler, die sie in den 1970er Jahren bis 2001 herstellten. Ihr Buch Kaleidoscope Artistry ist ein begrenztes Kompendium von Kaleidoskop-Herstellern, das Bilder von Innen- und Außenansichten zeitgenössischer Kunstwerke enthält. Baker ist es zu verdanken, dass die Kaleidoskopherstellung in den USA eine Renaissance erlebte; sie verbrachte ihr Leben damit, Kaleidoskopkünstler und Galerien zusammenzubringen, damit sie sich kennenlernen und gegenseitig ermutigen. ⓘ

Im Jahr 1999 wurde eine kurzlebige Zeitschrift für Kaleidoskope - Kaleidoscope Review - veröffentlicht, die über Künstler, Sammler, Händler und Veranstaltungen berichtet und auch Anleitungen enthält. Diese Zeitschrift wurde von Brett Bensley, einem damals bekannten Kaleidoskop-Künstler und Informationsquelle für Kaleidoskope, erstellt und herausgegeben. Es wurde in The New Kaleidoscope Review umbenannt und dann auf eine Videopräsentation auf YouTube, "The Kaleidoscope Maker", umgestellt. ⓘ

Anwendungen

Eine Frau blickt in ein großes Kaleidoskop ⓘ

Die meisten Kaleidoskope werden in Massenproduktion aus billigen Materialien hergestellt und sind als Kinderspielzeug gedacht. Das andere Extrem sind handgefertigte Exemplare, die eine hohe Kunstfertigkeit aufweisen. Kunsthandwerksgalerien führen oft einige wenige Kaleidoskope, während andere Unternehmen sich darauf spezialisiert haben und Dutzende verschiedener Typen von verschiedenen Künstlern und Handwerkern anbieten. Die meisten handgefertigten Kaleidoskope werden heute in Indien, Bangladesch, Japan, den USA, Russland und Italien hergestellt und folgen damit einer langen Tradition der Glaskunst in diesen Ländern. ⓘ

Größtes Kaleidoskop

der Erdturm ⓘ

Das größte Kaleidoskop der Welt, der „Erdturm“ (jap.: 大地の塔 daichi no tō), war während der Expo 2005 in Japan zu sehen. Es handelte sich um einen 47 Meter hohen Turm, an dessen kugelförmiger Decke sich ein Farbenspiel mit mehr als 40 Metern Durchmesser befand. Das in die Glaskuppel des Turms einfallende Sonnenlicht wurde mittels einer komplizierten Anordnung von Spiegeln nach mehrfachen Umleitungen auf drei rotierende Glasscheiben reflektiert. Es entstanden die für Kaleidoskope typischen, sich ständig verändernden und ineinander übergehenden symmetrischen Muster, die von der Eingangshalle aus betrachtet werden konnten. ⓘ