Isaac Newton costruì il suo telescopio riflettore come prova della sua teoria che la luce bianca è composta da uno spettro di colori. Aveva concluso che la lente di qualsiasi telescopio a rifrazione avrebbe sofferto della dispersione della luce nei colori (aberrazione cromatica). Il telescopio che costruì usò degli specchi come obiettivo che aggirano questo problema. Per creare lo specchio primario Newton usò una composizione personalizzata di metallo che consisteva in sei parti di rame e due parti di stagno, una prima composizione di metallo speculare. Egli ideò dei mezzi per modellare e rettificare lo specchio e potrebbe essere stato il primo ad usare un giro di pece per lucidare la superficie ottica. Scelse una forma sferica per il suo specchio invece di una parabola per semplificare la costruzione: si era convinto che l’aberrazione cromatica, e non quella sferica, costituisse il principale difetto dei telescopi a rifrazione. Aggiunse al suo riflettore quello che è il segno distintivo del design di un “telescopio newtoniano”, uno specchio secondario “diagonale” vicino al fuoco dello specchio primario per riflettere l’immagine con un angolo di 90° verso un oculare montato sul lato del telescopio. Questa aggiunta unica permetteva di vedere l’immagine con un’ostruzione minima dello specchio obiettivo. Realizzò anche tutto il tubo, la montatura e i raccordi.
Newton descrisse la sua invenzione come:
“Il diametro della sfera a cui il metallo era concavo era circa 25 pollici inglesi, e di conseguenza la lunghezza dello strumento circa sei pollici e un quarto. L’oculare era piano-convesso, e il diametro della sfera a cui era stato rettificato il lato convesso era di circa 1/5 di pollice, o poco meno, e di conseguenza ingrandiva tra 30 e 40 volte. Con un altro modo di misurare ho trovato che ingrandiva 35 volte. Il metallo concavo portava un’apertura di un pollice e una terza parte, ma l’apertura era limitata non da un cerchio opaco, che copriva l’arto del metallo intorno, ma da un cerchio opaco, posto tra l’occhiale e l’occhio, e perforato nel mezzo con un piccolo foro rotondo per il passaggio dei raggi all’occhio. Poiché questo cerchio, essendo posto qui, fermava gran parte della luce errata, che altrimenti avrebbe disturbato la visione. Confrontandolo con una buona prospettiva di quattro piedi di lunghezza, fatta con un vetro concavo, ho potuto leggere ad una distanza maggiore con il mio strumento che con il vetro. Eppure gli oggetti apparivano molto più scuri in esso che nel vetro, e questo in parte perché si perdeva più luce per riflessione nel metallo che per rifrazione nel vetro, e in parte perché il mio strumento era sovraccarico. Se avesse ingrandito solo 30 o 25 volte, avrebbe fatto apparire l’Oggetto più vivace e piacevole” … “L’oggetto-metallo era largo due pollici e spesso circa un terzo di un pollice, per evitare che si piegasse. Avevo due di questi metalli, e quando li ho lucidati entrambi ho provato quale fosse il migliore; e ho molato di nuovo l’altro, per vedere se potevo farlo meglio di quello che avevo tenuto”.
Newton descrive un telescopio con un obiettivo concavo diametro specchio primario di 2 pollici (50 mm) 0,3 di un pollice di spessore, macinato per adattarsi ad una sfera che era 25 pollici di diametro dandogli un raggio di 12,5 pollici e una lunghezza focale di 6,25 pollici (158 mm). Lo specchio è stato ridotto ad un’apertura effettiva di 1,3 pollici ponendo un disco con un foro tra l’occhio dell’osservatore e l’oculare. Il telescopio aveva uno specchio secondario diagonale piatto che faceva rimbalzare la luce con un angolo di 90° verso un oculare piano-convesso con una lunghezza focale probabile di 4,5 mm che gli dava un ingrandimento di 35 volte. Newton ha detto che il telescopio era lungo 6,25 pollici; questo corrisponde alla lunghezza dello strumento raffigurato nella sua monografia “Opticks”. Sembra che il secondo telescopio, che è stato presentato alla Royal Society ha una lunghezza focale più lunga in quanto è significativamente più lungo del primo mostrato nella sua illustrazione e descritto in “Opticks”. Newton completò il suo primo telescopio riflettente alla fine del 1668 e ne scrisse per la prima volta in una lettera del 23 febbraio 1669 a Henry Oldenburg (segretario della Royal Society).”.
Newton trovò che poteva vedere le quattro lune galileiane di Giove e la fase crescente del pianeta Venere con il suo nuovo piccolo telescopio. L’amico di Newton, Isaac Barrow, mostrò il telescopio a un piccolo gruppo della Royal Society di Londra alla fine del 1671. Furono così impressionati che lo dimostrarono per Carlo II nel gennaio 1672. Questo telescopio rimase nel deposito della Royal Society fino a quando non si disintegrò e poi scomparve dai loro archivi. L’ultimo riferimento ad esso fu nel 1731, dicendo che ne rimanevano solo due specchi.
Il potenziale pratico del primo telescopio di Newton fu reso più chiaro alla fine del XVIII secolo, quando il più grande riflettore era cresciuto fino a quasi 50 pollici di apertura (126 cm) mentre il più grande obiettivo con lente acromatica non superava i 5 pollici (13 cm).
C’è stata una certa mancanza di chiarezza sui primi telescopi che Newton costruì, ma ora è chiaro che il suo primo telescopio fu un prototipo che costruì nel 1668. Questo fu visto solo da alcuni amici a Cambridge e se ne sa molto poco. Questo prototipo aveva uno specchio di poco più di un pollice di diametro, probabilmente 1,3 pollici, e circa 6 pollici di lunghezza. Newton si riferì raramente a questo prototipo negli anni successivi e così il suo secondo cannocchiale è spesso chiamato il suo primo.
Il secondo telescopio di Newton fu realizzato nel 1671; aveva uno specchio di 2 pollici di diametro e una lunghezza focale tra 6,25″ e 6,3″. Fece due specchi e scelse il migliore per il telescopio. Non tenne a lungo questo telescopio, ma lo presentò alla Royal Society per un esame. Un resoconto di questo telescopio subito dopo la sua presentazione nel dicembre 1671 lo descrive come lungo circa 7 pollici e con un diametro di circa 2,25 pollici. L’immagine veniva vista attraverso un foro nel lato del tubo “circa la dimensione di una grande testa di spillo”. Il tubo era un unico pezzo e lo specchio veniva spostato dal basso verso l’alto per metterlo a fuoco. Era montato su una montatura a sfera. Questo secondo telescopio rimase con la società e nel 1731 si era disintegrato al punto che erano rimasti solo i due specchi di metallo. In seguito è scomparso. È certo che questo non è il telescopio che la Royal Society ha ora in suo possesso perché questo specchio conteneva argento e il terzo specchio del telescopio non contiene argento ma ha l’aggiunta di arsenico. Questo fu qualcosa che Newton propose come miglioramento del suo secondo specchio del telescopio, poiché trovò che il metallo era troppo morbido a causa dell’argento.
Il terzo telescopio di Newton fu costruito nel 1671-1672 da Newton e dal suo “compagno di camera” al Trinity College John Wickins. Ha riferito che Wickins ha fatto un lavoro migliore di quello che aveva fatto sul suo secondo telescopio. Questo è il telescopio che aveva con sé quando stava scrivendo Opticks. Il telescopio apparve qualche tempo dopo nel negozio dei costruttori di strumenti Heath e Wing insieme a uno strumento di Newton appartenente a Edmond Halley. È molto probabile che il telescopio sia passato a Halley e poi a Heath e Wing. Questo terzo telescopio ebbe lo specchio danneggiato nel 1694 da Newton mentre cercava di pulirlo. Si pensa che lo specchio sia stato successivamente ridisegnato dai restauratori tenendo conto del suo foro oculare tappato ad una distanza appropriata per uno specchio di 6,25 pollici di lunghezza focale e la nuova posizione dell’oculare per l’attuale lunghezza focale dello specchio di 8,5 pollici. L’attuale oculare in ottone non è originale ed è stato aggiunto in seguito. Questo telescopio fu restaurato da Heath e Wing e presentato alla Royal Society nel 1766 come il telescopio che Newton aveva fatto. In una data successiva fu aggiunta una targa a questo telescopio con l’iscrizione errata che affermava che era il suo primo telescopio e fatto nel 1671. Questo telescopio include probabilmente gli specchi originali, riaffilati, parte della base originale, la barra di supporto originale e forse il tubo originale o parti di esso.