Поляризація світла створює мистецтво, пояснює математичні поняття
July 22, 2022 at 8:15 pm
Поляризація світла лежить в основі безлічі останніх технологічних інновацій, включаючи 3D-кіно та РК-дисплеї. У РК-дисплеях крихітні електронно-керовані рідкокристалічні елементи розміщені між поляризаторами. Якщо замість цього між поляризаторами помістити інші прозорі плівки, що змінюють поляризацію, наприклад, целофанову подарункову упаковку або пакувальну стрічку, можна спостерігати масив фільтрованих поляризацією кольорів.
У новій роботі, опублікованій в журналі American Journal of Physics, досліджується виникнення таких кольорів, як ними можна керувати, і чому незначні зміни кута огляду, орієнтації зразка та порядку шарів плівок між поляризатори можуть мати драматичний вплив на спостережувані кольори.
У дослідженні особлива увага приділяється наочним прикладам понять, пов'язаних з подвійними променезаломленнями, таких як додавання, віднімання та порядок операцій. Наприклад, некомутативний характер подвійно-променезаломлювального додавання зазвичай ілюструється за допомогою формальної матричної математики. Однак у цьому випадку дослідники використовують колірну візуалізацію.
“Я використовую візуальну мову кольору, щоб проілюструвати тонку фізику, яка часто демонструється лише математично”, - каже автор дослідження Аарон Слєпков з Трентського університету в Канаді.
Частково його надихнула робота художниці Остін Вуд Комароу, яка зробила кар'єру на застосуванні техніки фарбування з поляризаційним фільтром у образотворчому мистецтві. Остін вигадала термін "polage", або поляризація колажу, для позначення свого мистецтва.
Остін створила широкий спектр робіт, використовуючи складне нашарування розрізаного целофану та інших подвійно-променезаломлювальних полімерних плівок, що перемежуються з шарами плівкових поляризаторів. Її роботи варіюються від невеликих самостійних творів, що розміщуються на полиці, до масштабних інсталяцій у таких установах, як Діснеївський центр Epcot у 1981 році та Інститут наукової освіти Gyeongsangnam-do у Чинджу, Південна Корея, у 2017 році.
“У цій роботі я прояснюю зв'язок між поляризаційною фільтрацією та спостережуваними кольорами. Я демонструю, як різні аспекти подвійного променезаломлення у звичайних побутових плівках надають можливості та виклики для їх використання у мистецтві”, - сказав Слєпков.
Для створення кольору з поляризаційною фільтрацією достатньо мати двопроменевий зразок, поміщений між поляризаторами, які утворюють поляризаційні ворота. Багато предметів домашнього вжитку можуть забезпечити калейдоскопічну різноманітність кольорів та візерунків.
Прозорі пластикові столові прилади, наприклад, являють собою класичну демонстрацію, де локалізована деформація в структурі полімеру призводить до диференціального подвійного променезаломлення, що спостерігається через поляризаційні ворота. Аналогічним чином, дещо безладно складена кухонна упаковка, плівка для подарункових кошиків та багатошарова клейка стрічка можуть утворювати хитромудрі зображення, що нагадують вітражі.
“Маніпуляції з двох-променезаломлювальними плівками з метою створення кольорових зображень захопливі та інтелектуально стимулюють. Багато з тонкощів фізики поляризації, двопроменезаломлення, уповільнення та теорії кольору можна спостерігати в цьому доступному, але великому занятті”, - вказав Слєпков.