Den stokastiska stressinducerade dubbelbrytningen i plastskedar som lämnas i den heta solen visualiseras genom polarisationsfiltrerad färgning. Skedarna placeras mellan ett par parallella polarisatorark i ett arrangemang med öppen grind, med en baksida av pergamentpapper för att fungera som en spridare för solljus. Kredit:Aaron Slepkov, Trent University
Ljuspolariseringen ligger till grund för en rad nya tekniska innovationer, inklusive 3D-bio och LCD-skärmar. I LCD-skärmar är små elektroniskt styrbara flytande kristallelement inklämda mellan polarisatorer. Om istället andra transparenta polarisationsförändrande filmer – som presentpapper av cellofan och förpackningstejp – placeras mellan en uppsättning polarisatorer, kan en rad polarisationsfiltrerade färger observeras.
I American Journal of Physics , Aaron Slepkov, från Trent University i Kanada, utforskar fysiken kring hur sådana färger uppstår, hur de kan kontrolleras och varför subtila förändringar i betraktningsvinkel, provets orientering och ordningen på filmskikten mellan polarisatorer kan ha dramatiska effekter på de observerade färgerna.
Forskningen betonar visuella exempel på begrepp relaterade till dubbelbrytning, såsom addition, subtraktion och operationsordning. Till exempel illustreras den icke-kommutativa naturen av dubbelbrytande addition typiskt med användning av formell matrismatematik. Men i det här fallet använder forskarna färgvisualisering.
"Jag använder ett visuellt färgspråk för att illustrera subtil fysik som ofta bara demonstreras matematiskt," sa Slepkov.
Han inspirerades delvis av konstnären Austine Wood Comarows arbete, som gjorde karriär med att tillämpa polarisationsfiltrerade färgtekniker i konst. Austine myntade termen "polage", eller polarisering av collage, för att hänvisa till hennes konst.
Austine skapade ett brett utbud av verk med hjälp av sofistikerad skiktning av skuren cellofan och andra dubbelbrytande polymerfilmer, varvat med lager av filmpolarisatorer. Hennes verk sträcker sig från små fristående verk som får plats på en hylla till massiva karriärspännande installationer på institutioner, som Disney Epcot Center 1981 och Gyeongsangnam-do Institute of Science Education, i Jinju, Sydkorea, 2017.
"I det här arbetet förtydligar jag kopplingen mellan polarisationsfiltrering och de observerade färgerna. Jag visar hur olika aspekter av dubbelbrytning i vanliga hushållsfilmer ger möjligheter och utmaningar för deras användning i konst," sa Slepkov.
För att skapa polarisationsfiltrerad färg behövs bara ett dubbelbrytande prov inklämt mellan polarisatorer som bildar en polarisationsgrind. Många hushållsartiklar kan ge en kalejdoskopisk mängd färger och mönster.
Transparent plastbestick, till exempel, ger en klassisk demonstration, där lokal töjning i polymerstrukturen resulterar i differentiell dubbelbrytning, observerbar genom en polarisationsgrind. Likaså kan lite slumpmässigt vikta plastfolie för kök, presentkorgfilm och skiktad tejp bilda intrikata bilder som påminner om målat glasfönster.
"Manipulationen av dubbelbrytande filmer i syfte att skapa färgbilder är roligt och intellektuellt stimulerande. Mycket av den nyanserade fysiken av polarisering, dubbelbrytning, retardans och färgteori kan observeras i denna lättillgängliga men ändå expansiva strävan", säger Slepkov. + Utforska vidare
