Как рисовать поляризованным светом: Остин Вуд-Комароу и ее невероятные работы

Свет, излучаемый обычными источниками, например солнцем, электрической лампочкой или свечкой, представляет собой совокупность электромагнитных волн, вектор электрической напряженности которых колеблется в самых разных плоскостях. Такой свет называется неполяризованным. Свет, в котором этот вектор колеблется только в одной плоскости, называется линейно поляризованным. Его можно получить, установив на пути пучка поляризационный фильтр. Если вслед за первым поляризационным фильтром установить еще один, свет сможет преодолеть их только в том случае, если плоскости поляризации обоих фильтров будут параллельны. Если же ориентировать фильтры перпендикулярно, свет пройти не сможет.

Свойства поляризационного фильтра давно используются в фотографии и в быту. К примеру, отраженный на границе двух прозрачных сред свет всегда частично поляризован, поэтому поляризационный фотофильтр эффективно нейтрализует яркие блики. Поляризованные линзы в солнцезащитных очках помогают автолюбителям справиться со слепящим блеском мокрого асфальта, а лыжникам и сноубордерам — с отраженным от снега солнечным светом. Наконец, на эффекте поляризации работают современные ЖК-экраны: жидкие кристаллы, поляризующие свет, меняют свое положение относительно поляризующей подложки, тем самым регулируя яркость каждой точки. Именно свойству кристаллов поляризовать свет мы и обязаны повсеместным использованием поляризации. Большинство поляризационных фильтров и пленок представляют собой слой ацетилцеллюлозы, содержащий большое количество мелких кристаллов, правильно ориентированных в момент изготовления фильтров с помощью электрического поля.

Прозрачные вещества бывают оптически изотропными и анизотропными. Оптические свойства (показатель преломления, степень поглощения, дисперсия) изотропных веществ не зависят от направления распространения света. К таким веществам относятся аморфные вещества (например, стекло), а также кристаллы с кубической кристаллической решеткой.

Оптические характеристики анизотропных кристаллов зависят от направления распространения света, его длины волны и поляризации. Разные коэффициенты поглощения в зависимости от длины волны и направления поляризации приводят к плеохроизму — различной окраске кристаллов при рассмотрении с различных направлений. Скажем, кристалл апатита кажется на просвет светло-желтым вдоль оптической оси (осевая окраска) и зеленым перпендикулярно к ней (базисная окраска).

Во многих кристаллах наблюдается также двойное лучепреломление — разложение света на два пучка, поляризованные в перпендикулярных направлениях. В сочетании с дисперсией (зависимостью показателя преломления от длины волны) это приводит к различной окраске кристаллов при наблюдении в поляризованном свете.

Итак, Остин не работала с кистью. Ее главным рабочим инструментом был острый резак, которым она вырезала фигуры из листов прозрачного целлофана. Этот прозрачный материал обладает оптической анизотропией — при изготовлении пленки из вискозы ее растягивают и длинные молекулы выстраиваются в цепочки.

Мольберт Остин — световой стол, дающий равномерное освещение по всей площади, и разложенная на нем поляризационная пленка. После завершения работу нужно накрыть еще одним поляризационным фильтром, и ее можно будет увидеть невооруженным глазом. В процессе создания картины Остин работала в очках с поляризационными линзами. А для непосвященного зрителя незаконченный поляризационный коллаж выглядит как абсолютно белый лист.

Остин выкладывала фигуры на столе, подбирая количество слоев целлофана для каждого рисунка. От количества слоев зависит направление поляризации прошедшего света и, соответственно, цвет художественного элемента. Для одной работы Остин вырезала сотни, а то и тысячи фигур.

Готовая работа Остин Вуд-Комароу представляет собой расположенные друг над другом световую подложку, нижнюю поляризационную пленку, собственно аппликацию из многослойного целлофана и верхнюю поляризационную пленку. Работы Остин никогда не были статичными. К примеру, верхний фильтр может приводиться в движение электродвигателем со скоростью примерно два оборота в минуту. Зрителю предлагается наблюдать, как плавно, синхронно и причудливо меняются элементы картины, переливаясь всеми цветами радуги. Некоторые работы Остин оставляет без верхнего фильтра, чтобы зрители могли увидеть, как выглядит абсолютно прозрачная аппликация. Благодаря разному количеству слоев целлофана на разных элементах графики эти работы приобретают эффектный рельеф. Насладившись первозданной красотой, зритель может взять в руки поляризационный фильтр и полюбоваться полноцветным полажем, поиграть с цветами и формами, перемещая и поворачивая инструмент.

Работы Остин входят в постоянную экспозицию Музея науки в Бостоне, Музея естественной истории и науки в Альбукерке, Городка науки и индустрии в Париже. Также их можно посмотреть на ее сайте.

Модное увлечение современных фотографов — съемка кристаллов в поляризованном свете — использует тот же принцип взаимодействия кристалла и двух фильтров. Только в этом случае художником выступает сама природа. Кристаллы разного размера и формы предстают перед нами в самых неожиданных раскрасках. При этом двух одинаковых кристаллов, а значит, и двух одинаковых фотографий не существует в природе.

Фотосъемка кристаллов в поляризованном свете — технически сложный вид фотографии. Прежде всего, для нее потребуется микроскоп с адаптером для фотоаппарата и собственно камера с поляризационным фильтром (или поляризационный микроскоп). Осветительную лампочку для препарата тоже придется оснастить фильтром. Самое сложное — раздобыть кристаллы, пригодные для съемки. Они должны тонким слоем покрывать поверхность предметного стекла.

Кристаллы можно получить выпариванием раствора или охлаждением расплава. В первом случае капельку насыщенного раствора вещества (это может быть поваренная соль или медный купорос) наносят на предметное стекло, накрывают другим стеклом и оставляют на несколько часов. Во втором случае твердое вещество (например, лимонную кислоту) кладут на стекло, которое в свою очередь нагревают на утюге или плите. Расплавившееся вещество накрывают другим стеклом. Важно выбрать момент, когда вещество уже стало жидким, но в нем еще не появились пузырьки.

Кристаллы могут изменять свою форму и структуру в течение последующих нескольких дней или даже недель. С ними можно проводить массу экспериментов — смешивать соли или сами кристаллы, выкладывать на предметном стекле разные формы, ломать и царапать препарат в поисках новых граней. Количество разнообразных фотографий ограничено лишь фантазией и терпением фотографа.