Faites tourner un kaléidoscope et l'image à l'intérieur change à chaque tour. Que se passe-t-il dans ce petit tube, et qui y a pensé le premier ? Voici l'histoire en bref, avec les sources.
En bref
- Un kaléidoscope contient deux miroirs ou plus, inclinés l'un par rapport à l'autre selon un certain angle, si bien que quelques petits objets apparaissent sous la forme d'un motif symétrique.
- Les morceaux de verre coloré sont libres dans une cellule à une extrémité. En tournant la cellule, on déplace les morceaux, et la vue change sans cesse.
- Il a été inventé par le scientifique écossais David Brewster, vers 1815, et breveté en 1817.
La réponse courte
Un kaléidoscope est un tube muni de « deux surfaces réfléchissantes (ou miroirs) ou plus, inclinées l'une par rapport à l'autre selon un angle ». Un ou plusieurs objets placés à une extrémité des miroirs apparaissent sous la forme d'un motif symétrique quand on regarde par l'autre extrémité.
Ce sont les miroirs qui font le travail. Un miroir produit ce qu'on appelle une réflexion spéculaire, la « réflexion de type miroir d'ondes, comme la lumière, par une surface », et la loi de la réflexion dit que l'angle de réflexion d'un rayon est égal à l'angle d'incidence. Avec des miroirs placés en angle, la lumière se réfléchit entre eux encore et encore, et cette réflexion répétée produit les images symétriques. C'est pourquoi une poignée de morceaux de verre devient une image qui se répète.
Ce qu'il y a à l'intérieur
Il n'y a que deux idées dans le tube :
- Les miroirs. Deux ou plus, inclinés l'un par rapport à l'autre.
- La cellule. Elle « contient généralement, à une extrémité, une cellule avec des morceaux libres de verre coloré ou d'autres » objets transparents. « La rotation de la cellule met les matériaux en mouvement, ce qui donne une vue en perpétuel changement. »
Pourquoi l'angle compte
L'angle entre les miroirs détermine le motif. David Brewster, l'inventeur, en a essayé plusieurs. Voici ce que les sources disent qu'il a décrit :
| Disposition des miroirs | Ce que Brewster en a écrit |
|---|---|
| 18°, 20° ou 22½° | Dans son brevet, il les jugeait « les plus agréables ». |
| 45°, 36° et 30° | Ce sont les exemples principaux de son traité. |
| 60° (triangle équilatéral) | Un motif infini de triangles équilatéraux, jugé « exceptionnellement splendide » par Brewster. |
| 90°, 60° et 30° | Un motif de 31 images réfléchies de l'ouverture, non disposées symétriquement autour du centre. |
| Quatre réflecteurs | Un kaléidoscope carré ou rectangulaire avec un motif infini de carrés ou de rectangles. |
Un angle différent n'est donc pas un petit détail. Il change l'aspect du motif.
Qui a inventé le kaléidoscope ?
Le scientifique écossais Sir David Brewster (11 décembre 1781 – 10 février 1868), « scientifique, inventeur, auteur et administrateur universitaire britannique », « principalement connu pour son travail expérimental en optique physique ». Son invention du kaléidoscope remonte à « environ 1815 », et le brevet britannique n° 4136 « a été accordé en juillet 1817 ».
Brewster lui a aussi donné son nom. « Le terme “kaléidoscope” a été forgé par son inventeur écossais David Brewster. » Il vient de trois mots du grec ancien, kalos (« beau, beauté »), eidos (« forme, apparence ») et skopeo (« regarder, examiner »), « d'où “observation de belles formes” ».
Un succès qui n'a pas enrichi son inventeur
Les ventes ont été rapides : on estime à deux cent mille le nombre de kaléidoscopes vendus à Londres et à Paris en seulement trois mois. Mais « une copie du prototype a été montrée à des opticiens londoniens et copiée avant que le brevet ne soit accordé », et le brevet « n'a rapporté aucun avantage financier direct à Brewster ».
On peut encore en voir des exemplaires anciens. Le Science Museum Group, au Royaume-Uni, conserve Brewster’s Patent Kaleidoscope by Philip Carpenter, Birmingham, England, 1820, en laiton argenté, « avec une lentille supplémentaire pour les objets éloignés, et 13 plaques d'objets variées ». Wikipédia ajoute que l'entreprise de Carpenter « continuerait à vendre des kaléidoscopes pendant 60 ans ».
Un kaléidoscope est-il un jouet pour enfants ?
C'est une forme de jeu très ancienne et très simple : on regarde, on tourne, on regarde à nouveau. Les sources ci-dessus ne fixent pas d'âge pour cela, nous n'allons donc pas en inventer un. Un kaléidoscope comporte généralement une cellule avec des morceaux libres de verre coloré, il vaut donc la peine de vérifier l'âge et les consignes de sécurité de chacun avant de l'offrir à un jeune enfant.
Ce que nous choisirions
Si vous voulez en essayer un, nous aimons un kaléidoscope que l'on regarde autant que l'on regarde à travers. Notre Van Gogh Kaleidoscope (kaléidoscope Van Gogh) a une peinture de Van Gogh imprimée sur un fin tube métallique orné de bagues dorées, et une fenêtre de morceaux de verre coloré à l'extrémité supérieure capte la lumière. Vous choisissez l'une de six peintures, comme La Nuit étoilée sur le Rhône ou Champ de blé aux corbeaux, et un motif à neuf pétales ou à dix. Il est livré dans un coffret cadeau, sans piles et sans écrans.
Une remarque honnête : nous n'avons pas de tranche d'âge confirmée ni de détails sur la sécurité du verre pour ce modèle, nous n'en indiquons donc pas ici. Si vous l'achetez pour un jeune enfant, demandez-nous d'abord.
Sources
- Kaleidoscope, Wikipédia : les miroirs inclinés en angle et le motif symétrique, la cellule avec des morceaux libres de verre coloré, les angles de Brewster, le nom venu du grec, le brevet GB 4136 accordé en juillet 1817, 200 000 vendus en trois mois, l'entreprise de Carpenter qui a vendu pendant 60 ans.
- David Brewster, Wikipédia : ses dates et son travail en optique, l'invention du kaléidoscope vers 1815, le brevet de 1817, la copie précoce et l'absence de bénéfice financier direct.
- Specular reflection, Wikipédia : réflexion de type miroir et loi de la réflexion.
- Brewster’s Patent Kaleidoscope by Philip Carpenter, Birmingham, England, 1820, collection du Science Museum Group : l'objet, sa lentille supplémentaire et ses 13 plaques d'objets.
