Fue reconocido como niño prodigio, y construyó un telescopio cuando sólo diez años de edad. En 1808, fue elegido Miembro de la Real Sociedad de Edimburgo, y el mismo año se convirtió en editor de la Enciclopedia de Edimburgo. Durante doce años dirigió una serie de experimentos que fueron revelados al público en Treatise Upon New Philosophical Instruments publicado en 1813.
Previamente estuvo interesado en estudios de óptica. Estudió la doble refracción y la polarización de la luz e inventó también un polarímetro, además de perfeccionar el estereoscopio.
Un caleidoscopio (del griego kalós bella éidos imagen scopéo observar) es un tubo ennegrecido interiormente, que encierra dos o tres espejos inclinados y en un extremo dos láminas de vidrio, entre las cuales hay varios objetos de forma irregular, cuyas imágenes se ven multiplicadas simétricamente al ir volteando el tubo, a la vez que se mira por el extremo opuesto.
Brewster tramitó la patente correspondiente a su invento pero hubo algunos errores en el registro de patentes, y antes de que pudiese reclamar ninguna retribución económica, fueron rápidamente fabricados por agresivos empresarios que vendieron cientos de miles con gran éxito financiero para sí mismos.
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