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Apr 01, 2023

물리학

코로나19 팬데믹으로 전 세계 대학과 사무실이 폐쇄됐을 때

2020년 봄, 코로나19 팬데믹으로 인해 전 세계 대학과 사무실이 폐쇄되자 두려움과 지루함을 피하기 위해 새로운 취미를 찾는 것이 무엇보다 중요해졌습니다. 일부 사람들이 십자수나 새로운 스트레칭 루틴을 시작하는 동안 캐나다 피터버러에 있는 트렌트 대학교의 포토닉스 연구원인 Aaron Slepkov는 시간을 보내기 위해 폴라주라고 불리는 물리학에서 영감을 받은 예술 형식으로 전환했습니다.

Slepkov가 부르는 Polage 또는 편광 필터링된 착색은 편광판과 얇은 필름을 사용하여 보는 방식에 따라 변형되는 밝은 색상의 예술 작품을 만드는 일종의 콜라주입니다. 이러한 변형은 투과된 빛의 편광 상태를 변경하는 특정 물질의 광학 특성인 복굴절에 의해 가능해집니다. 복굴절 물질의 예로는 얼음, 방해석 결정, 셀로판 필름, 투명 테이프 등이 있습니다.

복굴절은 1600년대에 처음 발견된 이후 유리의 내부 응력 측정에서부터 광물의 내부 패턴 연구에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용되었습니다. 그러나 복굴절의 오랜 역사에도 불구하고 예술계에서의 활용은 최근에 이루어졌습니다. 폴라주라는 용어는 Austine Wood Comarow가 1967년 셀로판과 편광 필터 작업을 시작한 후 처음으로 만들어졌습니다. 그녀의 다채롭고 자연을 주제로 한 추상 작품은 전 세계 과학 박물관에 전시되었습니다.

Slepkov는 물리학의 환상적인 측면, 즉 그가 "호기심 중심 탐구"라고 부르는 것을 탐구하는 데 낯설지 않습니다. 2019년에 Slepkov와 그의 학생들은 전자레인지에 가열하면 포도송이가 플라즈마 폭발을 일으키며 폭발하는 이유를 조사하여 헤드라인을 장식했습니다. 그의 연구실에서는 또한 벤포드의 법칙(많은 실제 데이터세트에서 비정상적인 숫자 분포)을 연구하여 이 법칙이 정량적 객관식 질문에 대한 부정행위에 사용될 수 있는지 여부를 결정했습니다.

Polage는 트위터에서 학술 스레드를 스크롤하면서 처음으로 Slepkov의 관심을 끌었으며, 폐쇄 기간 동안 자녀들에게 이 예술 및 공예 프로젝트를 소개한 후 이 예술 및 공예 프로젝트 뒤에 숨은 과학에 점점 더 관심을 갖게 되었습니다. Slepkov는 "저는 편광판이 없었기 때문에 선글라스로 예술 작품을 시각화하는 방법을 컴퓨터 화면에 보여주곤 했습니다."라고 말했습니다. "솔직히 말해서 그 사람들은 별로 관심이 없었어요."

Slepkov는 복굴절 과학을 더 깊이 파고들면서 이 광학 현상과 예술에서의 역할에 대해 답이 없는 많은 질문을 발견했습니다. 특히, 어떤 색을 얻기 위해 작가가 필름을 겹겹이 쌓고 방향을 잡는 일에서 무엇을 해야 하는지가 불분명했다. Slepkov는 "이를 수행하는 방법은 직관적이지 않았습니다."라고 말했습니다. "광학을 가르치는 사람으로서 나는 갑자기 폴라주 기법이 어떻게 작동하는지에 대해 수학적으로나 현상학적으로나 모든 종류의 매우 흥미로운 설명을 볼 수 있었습니다."

그의 자녀들은 초기에 이 프로젝트에 흥미를 잃었지만, 동료의 고등학생 아들은 이 주제가 흥미로웠다고 생각했습니다. Slepkov는 즉석 연구 프로젝트에 이 학생을 모집했습니다. 연구실에서 집으로 몰래 가져온 분광계와 기타 장비를 사용하여 연구 듀오는 집에서 Zoom을 통해 다양한 테이프의 정량적 복굴절을 공식화하기 위한 실험을 수행했습니다. 이번 여름 Slepkov는 [1, 2] 주제에 관한 두 편의 논문을 발표했습니다.

가장 간단한 형태로, Slepkov는 아름다운 복굴절 디스플레이를 만드는 데 세 가지 단계가 있다고 말합니다. 첫째, 백색광은 광파가 선형 편광되도록 하는 초기 편광판을 통과합니다. 그런 다음 이 빛은 복굴절 물질(이 경우 다양한 스카치 테이프 층)을 통과하여 편광을 선형에서 타원형으로 변경합니다. 타원 편광의 정확한 형태는 빛의 파장뿐만 아니라 테이프 층의 방향과 두께에 따라 달라집니다.

이 타원 편광된 빛은 두 번째 최종 편광판을 통과하여 보는 사람에게 색상이 나타나도록 합니다. 이 편광판의 방향에 따라 일부 파장은 차단되고 다른 파장은 전송되어 "비분광 색상"이 생성됩니다. 예를 들어 450 nm 파장의 "순수한" 파란색을 생성하는 대신 Slepkov는 폴라지가 파스텔처럼 보이는 파란색을 제공하는 파장의 혼합을 생성하는 경향이 있다고 설명합니다.