Skip to content
Home » Verrassende kleuren met plakband

Verrassende kleuren met plakband

    Verrassende kleuren met plakband

    ? natuurkunde 15, 147

    Een doe-het-zelf-kunstproject van een natuurkundige maakt levendige beelden met een paar polarisatoren en zorgvuldig geplaatste lagen transparante tape.

    Aaron Slepkov/Trent University

    Dit op een caleidoscoop geïnspireerde kunstwerk is “geschilderd” met gepolariseerd licht.

    Toen de COVID-19-pandemie in het voorjaar van 2020 universiteiten en kantoren over de hele wereld sloot, werd het vinden van nieuwe hobby’s om angst (en verveling) af te wenden van het grootste belang. Terwijl sommigen begonnen met kruissteken of een nieuwe stretchroutine, wendde Aaron Slepkov, een fotonica-onderzoeker aan de Universiteit van Trent in Peterborough, Canada, zich tot een op fysica geïnspireerde kunstvorm genaamd polage om zijn tijd te besteden.

    Polage, of polarisatie-gefilterde kleuring, zoals Slepkov het noemt, is een soort collage die polarisatoren en dunne films gebruikt om felgekleurde kunstwerken te maken die veranderen afhankelijk van hoe je ernaar kijkt. Deze metamorfose wordt mogelijk gemaakt door dubbele breking, een optische eigenschap van bepaalde materialen die de polarisatietoestand van doorvallend licht verandert. Voorbeelden van dubbelbrekende materialen zijn ijs, calcietkristallen, cellofaanfilm en transparante tape.

    Dubbele breking werd voor het eerst ontdekt in de 17e eeuw en is sindsdien gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van het meten van de interne spanning van glas tot het bestuderen van de interne patronen van mineralen. Maar ondanks de lange geschiedenis van dubbele breking, was de introductie ervan in de kunstwereld recenter. De term polarisatie werd voor het eerst bedacht door Austine Wood Comarow in 1967 nadat ze begon te werken met cellofaan en polarisatiefilters. Haar kleurrijke, abstracte en natuurthema’s zijn tentoongesteld in wetenschapsmusea over de hele wereld.

    Slepkov is geen onbekende in het verkennen van de fantastische kant van de natuurkunde, of wat hij ‘nieuwsgierigheidgedreven onderzoek’ noemt. In 2019 haalden Slepkov en zijn studenten de krantenkoppen door te onderzoeken waarom druiventrossen exploderen in uitbarstingen van plasma wanneer ze worden verwarmd in een magnetron. Zijn lab heeft ook de wet van Benford bestudeerd – een afwijkende verdeling van cijfers in veel real-world datasets – om te bepalen of deze kan worden gebruikt voor vals spelen bij kwantitatieve meerkeuzevragen.

    Polage trok voor het eerst de aandacht van Slepkov toen hij door academische discussies op Twitter scrolde, en hij raakte steeds meer geïnteresseerd in de wetenschap achter dit knutselproject nadat hij het tijdens de lockdown aan zijn kinderen had voorgesteld. “Ik zou ze op mijn computerscherm laten zien hoe ik de kunst met een zonnebril kan visualiseren, aangezien ik geen polarisatoren beschikbaar had”, zegt Slepkov. “Om eerlijk te zijn, waren ze er niet zo mee bezig.”

    Aaron Slepkov/Trent University

    Wat op het eerste gezicht een ongepigmenteerd stuk papier lijkt, blijkt een kleurrijk en geometrisch kunstwerk te zijn wanneer er een polarisator voor wordt geleid. De waargenomen kleuren zijn afhankelijk van de oriëntatie van de polarisator en de kijkhoek.

    Toen Slepkov dieper in de wetenschap van dubbele breking dook, ontdekte hij veel onbeantwoorde vragen over dit optische fenomeen en zijn rol in de kunst. Het was vooral onduidelijk wat een kunstenaar moest doen – qua gelaagdheid en oriëntering van films – om een ​​bepaalde kleur te verkrijgen. “Hoe het te doen was niet intuïtief”, zegt Slepkov. “Als iemand die optica doceert, zag ik ineens allerlei zeer interessante verklaringen, zowel wiskundig als fenomenologisch, van hoe de polarisatietechnieken werkten.”

    Terwijl zijn eigen kinderen al vroeg hun interesse in het project verloren, vond de middelbareschoolgaande zoon van een collega het onderwerp fascinerend. Slepkov schakelde deze student in voor een geïmproviseerd onderzoeksproject. Met behulp van een spectrometer en andere apparatuur die vanuit zijn laboratorium naar huis was gesmokkeld, werkte het onderzoeksduo bij hen thuis en via Zoom en voerde experimenten uit om de kwantitatieve dubbele breking van verschillende banden te formaliseren. Deze zomer publiceerde Slepkov twee artikelen over het onderwerp [1, 2].

    In zijn eenvoudigste vorm zegt Slepkov dat er drie stappen zijn om prachtige, dubbelbrekende displays te maken. Eerst passeert wit licht een initiële polarisator die de lichtgolven dwingt lineair te polariseren. Dit licht doorkruist vervolgens een dubbelbrekend materiaal, in dit geval verschillende lagen plakband, waardoor de polarisatie verandert van lineair naar elliptisch. De exacte vorm van elliptische polarisatie hangt af van de golflengte van het licht en van de oriëntatie en dikte van de tapelagen.

    Dit elliptisch gepolariseerde licht wordt vervolgens door een tweede, laatste polarisator geleid om de kleuren voor de kijker te laten verschijnen. Afhankelijk van de oriëntatie van deze polarisator, zullen sommige golflengten worden geblokkeerd, terwijl andere golflengten worden doorgelaten, waardoor er iets ontstaat dat ‘niet-spectrale kleuren’ wordt genoemd. In plaats van bijvoorbeeld een “puur” blauw met een golflengte van 450 nm te creëren, legt Slepkov uit dat polariteit de neiging heeft om een ​​mix van golflengten te produceren die samen een meer pastelachtig blauw geven.

    Om je eigen paalkunstwerk te maken, heeft Slepkov een paar suggesties voor succes. Voordat je roekeloos tape gaat leggen, adviseert hij om eerst een kleurenpalet op te stellen door de dikte van verschillende teststrips tape te vergroten. Door deze benadering te gebruiken, wordt een deel van het giswerk weggenomen van hoe je uiteindelijke foto eruit zal zien, legt hij uit. Hij stelt ook voor om met verschillende merken tape te spelen, omdat elk merk unieke eigenschappen kan hebben, zoals dikte.

    Wat betreft waar je je polarisatoren kunt vinden, zegt Slepkov dat je alleen een LCD-scherm nodig hebt (zoals vaak wordt gebruikt voor veel computermonitoren) en een zonnebril. Het licht van het LCD-scherm is gepolariseerd en de meeste zonnebrillen hebben een polarisatiefilter, dus samen fungeren deze objecten als uw eerste en tweede polarisator. Voor een canvas stelt Slepkov voor om het glas van een goedkope fotolijst te nemen en over het LCD-scherm te plaatsen. Leg je lagen tape op het glas en zet vervolgens de zonnebril op om je kunstwerk tot leven te brengen.

    “Zo heb ik het meeste van mijn kunst gemaakt en het werkt echt heel goed”, zegt Slepkov.

    -Sarah Wells

    Sarah Wells is een onafhankelijke wetenschapsjournalist uit Boston.

    Referenties

    1. AD Slepkov, “Schilderen in polarisatie,” Bij de. J. Natuurkunde 90617 (2022).
    2. AD Slepkov, “Kwantitatieve meting van dubbele breking in transparante films over het zichtbare spectrum,” Bij de. J. Natuurkunde 90625 (2022).

    recente artikelen

    Waarom motten niet zo snel zijn
    vloeistofdynamica

    Waarom motten niet zo snel zijn

    Tijdens het vliegen moeten haviksmotten volgens simulaties de balans tussen lift en slepen op een manier die hun topsnelheid beperkt. Lees verder “

    Waarom een ​​gouden paleis paars wordt
    Super Heavy Element Factory maakt eerste resultaten bekend

    Meer artikelen