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Nov 30, 2023

物理

Quando le università e gli uffici di tutto il mondo chiudevano a causa della pandemia di coronavirus

2020 年春、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックにより世界中の大学やオフィスが閉鎖されたとき、恐怖（と退屈）を避けるための新しい趣味を見つけることが最重要事項になりました。 クロスステッチや新しいストレッチルーチンに取り組む人もいたが、カナダのピーターバラにあるトレント大学のフォトニクス研究者アーロン・スレプコフ氏は、時間を費やすためにポラージュと呼ばれる物理学にインスピレーションを受けた芸術形式に目を向けた。

スレプコフが言うポラージュ、または偏光フィルターによる着色は、偏光子と薄膜を使用して、見方に応じて変化する明るい色のアートワークを作成する一種のコラージュです。 この変態は、透過光の偏光状態を変化させる特定の材料の光学特性である複屈折によって可能になります。 複屈折材料の例には、氷、方解石結晶、セロファン フィルム、透明テープなどがあります。

複屈折は 1600 年代に初めて発見され、それ以来、ガラスの内部応力の測定から鉱物の内部パターンの研究まで、幅広い用途に使用されてきました。 しかし、複屈折の長い歴史にもかかわらず、それが芸術の世界で取り入れられたのは最近のことです。 ポラージュという用語は、オースティン ウッド コマロウがセロファンと偏光フィルターを使い始めた後、1967 年に初めて作ったものです。 彼女のカラフルで自然をテーマにした抽象的な作品は、世界中の科学博物館で展示されています。

スレプコフは、物理学の空想的な側面、または彼が「好奇心による探求」と呼ぶものを探求することに精通しています。 2019年、スレプコフ氏と彼の学生たちは、電子レンジで加熱するとブドウの房がプラズマのバーストで爆発する理由を調査し、見出しを飾った。 彼の研究室では、ベンフォードの法則 (現実世界の多くのデータセットにおける数値の異常分布) を研究し、定量的な多肢選択式の質問で不正行為に使用できるかどうかを判断しました。

Twitter の学術スレッドをスクロールしていたときに、ポラージュ氏が最初にスレプコフ氏の注意を引きました。ロックダウン中に子供たちにこの芸術工芸プロジェクトを紹介した後、彼はこの芸術工芸プロジェクトの背後にある科学にますます興味を持つようになりました。 「偏光板を持っていなかったので、サングラスを使ってアートを視覚化する方法をコンピューターの画面で見せました」とスレプコフ氏は言います。 「正直に言うと、彼らはあまり乗り気ではありませんでした。」

スレプコフは複屈折の科学を深く掘り下げるにつれて、この光学現象と芸術におけるその役割に関する多くの未解決の疑問を発見しました。 特に、特定の色を得るためにアーティストがフィルムの重ね合わせや方向付けに関して何をすべきかが不明瞭でした。 「やり方が直感的ではありませんでした」とスレプコフ氏は言う。 「光学を教えている者として、突然、ポラージュ技術がどのように機能するかについて、数学的にも現象学的にも、あらゆる種類の非常に興味深い説明が見えるようになりました。」

彼自身の子供たちは早々にこのプロジェクトに興味を失ったが、同僚の高校生の息子はこのテーマに興味を持った。 スレプコフはこの学生を即興の研究プロジェクトに参加させました。 研究室から密かに持ち帰った分光計やその他の機器を使用して、研究デュオは自宅でZoomを介して実験を行い、さまざまなテープの定量的な複屈折を定式化しました。 この夏、Slepkov はこのテーマに関する 2 つの論文を発表しました [1、2]。

最も単純な形では、美しい複屈折ディスプレイを作成するには 3 つのステップがあるとスレプコフ氏は言います。 まず、白色光は、光波を直線偏光にする初期偏光子を通過します。 次に、この光は複屈折材料、この場合はセロハンテープのさまざまな層を通過し、偏光が直線から楕円に変わります。 楕円偏光の正確な形状は、光の波長およびテープ層の向きと厚さに依存します。

この楕円偏光は、次に 2 番目の最終偏光子を通過して、見る人に色が表示されます。 この偏光子の向きに応じて、一部の波長は遮断され、他の波長は透過され、「非スペクトル色」と呼ばれるものが生成されます。 たとえば、波長 450 nm の「純粋な」青を作成するのではなく、ポラージュではよりパステル調の青を与える複数の波長が生成される傾向があるとスレプコフ氏は説明します。

独自のポラージュ アートワークを作成するために、Slepkov は成功のためのいくつかの提案をしています。 無謀にテープを敷き始める前に、まずテープのさまざまなテストストリップの厚さを増やしてカラーパレットを確立することを彼はアドバイスします。 このアプローチを使用すると、最終的な写真がどのようになるかを推測する必要がなくなると彼は説明します。 また、テープには厚さなどの独自の特性があるため、さまざまなブランドのテープを試してみることも勧めています。

偏光板をどこで見つけるかについて、スレプコフ氏は、必要なのは LCD スクリーン (多くのコンピューター モニターで一般的に使用されている) とサングラスだけだと言います。 LCD の光は偏光しており、ほとんどのサングラスには偏光フィルターが付いているため、これらのオブジェクトは一緒になって 1 番目と 2 番目の偏光子として機能します。 キャンバスの場合、スレプコフ氏は、安価な額縁からガラスを取り出し、それを液晶画面の上に置くことを提案しています。 ガラスにテープを重ねてサングラスをかけて、アートワークに命を吹き込みます。

「これが私が自分のアートの大部分を作った方法であり、それは本当に本当にうまくいきます」とスレプコフは言います。

–サラ・ウェルズ

サラ・ウェルズはボストンに拠点を置く独立科学ジャーナリストです。

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