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18.06.2014

Wie Kaleidoskope mit einem simplen Bauprinzip faszinierende Muster erzeugen

Als Spielzeug hatte der schottische Physiker David Brewster das Instrument ursprünglich nicht gedacht, das er 1817 zum Patent anmeldete: Kaleidoskop nannte er es, von Griechisch "Kalos", was "schön" bedeutet, und "Eidos" für "Gestalt". Für Brewster war das Gerät ein Studienobjekt, denn er beschäftigte sich mit der Konstruktion optischer Geräte und hatte Kristalle in einer blanken Metallröhre untersucht, als er auf den bezaubernden Effekt stieß.

Dass ein paar simple Spiegel solch schöne Muster entstehen lassen, darin liegt von jeher die Faszination des Kaleidoskops. Foto: Svampen CC-Lizenz
Kaleidoskop, Foto: Svampen, CC-Lizenz

Das Grundprinzip des Kaleidoskops ist simpel: Farbige Objekte – meist Glassplitter oder auch Papierschnipsel – werden zwischen zwei sich berührende Spiegel gelegt. Das Licht kann nun entweder direkt oder nach ein- oder mehrmaliger Reflexion an den Spiegeln vom Objekt zum Betrachter gelangen. Auf diese Weise sieht der Betrachter das Objekt vielfach, wobei aufgrund der besonderen Geometrie regelmäßige Muster entstehen.

Klassischerweise hat ein Kaleidoskop zwei Spiegel. Stehen diese im Winkel von 45 Grad zueinander, sieht der Betrachter das Objekt achtfach. Bei einem Winkel von 60 Grad sind es sechs Bilder, bei 90 Grad nur vier. Es gibt jedoch auch Kaleidoskope mit drei oder mehr Spiegeln – was den Aufbau kompliziert macht und entsprechend raffinierte Bilder erzeugt.

Historische Kaleidoskope sind häufig begehrte Sammlerstücke. Foto: Muu-karhu, CC-Lizenz
Kaleidoskop, Foto: Muu-karhu, CC-Lizenz

Beim klassischen Kaleidoskop kullern die Glasstücke durch Drehen der Röhre herum, worauf sich immer wieder neue Muster bilden. Es gibt jedoch auch Kaleidoskope, die mit zähen Flüssigkeiten gefüllt sind, in denen die betrachteten Objekte schwimmen und wie schwerelos durch den Raum schweben. So verändern sich die farbigen Bilder für den Betrachter kontinuierlich.

Eine beliebte Variante sind auch sogenannte Teleidoskope: Bei diesen setzt sich das Muster nicht aus Bildern von Glasstücken oder Papierschnipseln zusammen, sondern aus dem realen Bild, auf das der Betrachter das Teleidoskop richtet. So zeigen sie ihm in oft verblüffender Weise eine farbige Welt. Kaleidoskope gibt es heute übrigens nicht nur in Form von Metall- oder Pappröhren: Längst haben Programmierer auch virtuelle Farbspiele kreiert, in denen der Computer die Bilder immer wieder aufs Neue zusammensetzt. Verbreitet werden solche Farbspiele häufig über die gängigen Internetvideoplattformen.

Für David Brewster brachte seine Entwicklung übrigens keinen Reichtum mit sich: Da sein Patent wegen Fehlern in der Anmeldung keinen wirkungsvollen Schutz vor Nachahmern bot, kamen Tausende von Kaleidoskopen auf den Markt, ohne dass der Physiker finanziell davon profitierte. Zu Ehren kam der Schotte dennoch: Wegen seiner wissenschaftlichen Erfolge besonders in der Optik erhielt er zahlreiche Auszeichnungen und wurde sogar zum Ritter geadelt. (ud)