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Apr 01, 2023

La physique

Quand la pandémie de COVID-19 a fermé des universités et des bureaux à travers le monde

Lorsque la pandémie de COVID-19 a fermé des universités et des bureaux à travers le monde au printemps 2020, trouver de nouveaux passe-temps pour conjurer la peur (et l'ennui) est devenu primordial. Alors que certains se sont mis au point de croix ou à une nouvelle routine d'étirement, Aaron Slepkov, chercheur en photonique à l'Université de Trent à Peterborough, au Canada, s'est tourné vers une forme d'art inspirée de la physique appelée polage pour occuper son temps.

Polage, ou coloration filtrée par polarisation, comme l'appelle Slepkov, est une sorte de collage qui utilise des polariseurs et des films minces pour créer des œuvres d'art aux couleurs vives qui se transforment en fonction de la façon dont vous les regardez. Cette métamorphose est rendue possible par la biréfringence, une propriété optique de certains matériaux qui modifie l'état de polarisation de la lumière transmise. Des exemples de matériaux biréfringents comprennent la glace, les cristaux de calcite, le film de cellophane et le ruban transparent.

La biréfringence a été découverte pour la première fois dans les années 1600 et depuis lors, elle a été utilisée dans une grande variété d'applications, de la mesure de la contrainte interne du verre à l'étude des modèles internes des minéraux. Pourtant, malgré la longue histoire de la biréfringence, son adoption dans le monde de l'art était plus récente. Le terme polage a été inventé par Austine Wood Comarow en 1967 après avoir commencé à travailler avec de la cellophane et des filtres polarisants. Ses pièces colorées, sur le thème de la nature et abstraites ont été exposées dans des musées scientifiques du monde entier.

Slepkov n'est pas étranger à l'exploration du côté fantastique de la physique, ou de ce qu'il appelle "l'enquête guidée par la curiosité". En 2019, Slepkov et ses étudiants ont fait la une des journaux en enquêtant sur les raisons pour lesquelles les grappes de raisin explosent en rafales de plasma lorsqu'elles sont chauffées dans un four à micro-ondes. Son laboratoire a également étudié la loi de Benford - une distribution anormale de chiffres dans de nombreux ensembles de données du monde réel - pour déterminer si elle pouvait être utilisée pour tricher sur des questions quantitatives à choix multiples.

Polage a d'abord attiré l'attention de Slepkov en faisant défiler les fils académiques sur Twitter, et il s'est de plus en plus intéressé à la science derrière ce projet d'art et d'artisanat après l'avoir présenté à ses enfants pendant le confinement. "Je leur montrais sur mon écran d'ordinateur comment je pouvais visualiser l'art avec des lunettes de soleil, puisque je n'avais pas de polariseurs disponibles", explique Slepkov. "Pour être honnête, ils n'étaient pas si intéressés."

Alors que Slepkov approfondissait la science de la biréfringence, il découvrit de nombreuses questions sans réponse sur ce phénomène optique et son rôle dans l'art. En particulier, on ne savait pas ce qu'un artiste devait faire - en termes de superposition et d'orientation des films - pour obtenir une certaine couleur. "Comment le faire n'était pas intuitif", dit Slepkov. "En tant qu'enseignant d'optique, j'ai tout d'un coup pu voir toutes sortes d'explications très intéressantes, tant sur le plan mathématique que phénoménologique, sur le fonctionnement des techniques de polage."

Alors que ses propres enfants se sont rapidement désintéressés du projet, le fils d'un collègue, lycéen, a trouvé le sujet fascinant. Slepkov a enrôlé cet étudiant pour un projet de recherche impromptu. À l'aide d'un spectromètre et d'autres équipements passés en contrebande depuis son laboratoire, le duo de chercheurs a travaillé chez eux et sur Zoom en réalisant des expériences pour formaliser la biréfringence quantitative de différentes bandes. Cet été, Slepkov a publié deux articles sur le sujet [1, 2].

Dans sa forme la plus simple, Slepkov dit qu'il y a trois étapes pour créer de beaux affichages biréfringents. Tout d'abord, la lumière blanche traverse un polariseur initial qui force les ondes lumineuses à être polarisées linéairement. Cette lumière traverse ensuite un matériau biréfringent, en l'occurrence différentes couches de scotch, qui change la polarisation de linéaire à elliptique. La forme exacte de la polarisation elliptique dépend de la longueur d'onde de la lumière ainsi que de l'orientation et de l'épaisseur des couches de ruban.

Cette lumière polarisée elliptiquement est ensuite passée à travers un deuxième polariseur final pour faire apparaître les couleurs pour le spectateur. Selon l'orientation de ce polariseur, certaines longueurs d'onde seront bloquées, tandis que d'autres longueurs d'onde seront transmises, créant ce que l'on appelle des "couleurs non spectrales". Au lieu de créer, disons, un bleu "pur" avec une longueur d'onde de 450 nm, Slepkov explique que le polage a tendance à produire un mélange de longueurs d'onde qui, ensemble, donnent un bleu plus pastel.

Pour créer votre propre œuvre d'art de polage, Slepkov a quelques suggestions pour réussir. Avant de commencer à poser du ruban adhésif avec un abandon téméraire, il conseille d'établir d'abord une palette de couleurs en augmentant l'épaisseur des différentes bandes de test de ruban. L'utilisation de cette approche permet d'éliminer certaines conjectures quant à l'apparence de votre image finale, explique-t-il. Il suggère également de jouer avec différentes marques de ruban, car chacune peut avoir des propriétés uniques, telles que l'épaisseur.

Quant à savoir où trouver vos polariseurs, Slepkov dit que tout ce dont vous avez besoin est un écran LCD (comme couramment utilisé pour de nombreux écrans d'ordinateur) et une paire de lunettes de soleil. La lumière de l'écran LCD est polarisée et la plupart des lunettes de soleil ont un filtre polarisant, donc ensemble ces objets agissent comme vos premier et deuxième polariseurs. Pour une toile, Slepkov suggère de prendre le verre d'un cadre photo bon marché et de le placer sur l'écran LCD. Disposez vos couches de ruban adhésif sur le verre, puis mettez les lunettes de soleil pour donner vie à votre œuvre.

"C'est comme ça que j'ai fait la plupart de mon art et ça marche vraiment, vraiment bien", dit Slepkov.

–Sarah Wells

Sarah Wells est une journaliste scientifique indépendante basée à Boston.

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