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Apr 01, 2023

Física

Quando a pandemia do COVID-19 fechou universidades e escritórios em todo o mundo

Quando a pandemia do COVID-19 fechou universidades e escritórios em todo o mundo na primavera de 2020, encontrar novos hobbies para afastar o medo (e o tédio) tornou-se fundamental. Enquanto alguns começaram a fazer ponto de cruz ou uma nova rotina de alongamento, Aaron Slepkov, um pesquisador de fotônica da Universidade de Trent em Peterborough, Canadá, voltou-se para uma forma de arte inspirada na física chamada polage para ocupar seu tempo.

Polage, ou coloração filtrada por polarização, como Slepkov chama, é um tipo de colagem que usa polarizadores e filmes finos para criar obras de arte de cores vivas que se transformam dependendo de como você as olha. Essa metamorfose é possibilitada pela birrefringência, propriedade óptica de certos materiais que altera o estado de polarização da luz transmitida. Exemplos de materiais birrefringentes incluem gelo, cristais de calcita, filme de celofane e fita transparente.

A birrefringência foi descoberta pela primeira vez em 1600 e, desde então, tem sido usada em uma ampla variedade de aplicações, desde a medição do estresse interno do vidro até o estudo dos padrões internos dos minerais. No entanto, apesar da longa história da birrefringência, sua aceitação no mundo da arte foi mais recente. O termo polage foi cunhado pela primeira vez por Austine Wood Comarow em 1967, depois que ela começou a trabalhar com celofane e filtros polarizadores. Suas peças coloridas, temáticas e abstratas já foram exibidas em museus de ciência ao redor do mundo.

Slepkov não é estranho em explorar o lado fantástico da física, ou o que ele chama de "investigação movida pela curiosidade". Em 2019, Slepkov e seus alunos ganharam as manchetes ao investigar por que os cachos de uva explodem em rajadas de plasma quando aquecidos em um forno de micro-ondas. Seu laboratório também estudou a lei de Benford – uma distribuição anômala de dígitos em muitos conjuntos de dados do mundo real – para determinar se ela poderia ser usada para trapacear em questões quantitativas de múltipla escolha.

Polage chamou a atenção de Slepkov pela primeira vez ao percorrer tópicos acadêmicos no Twitter, e ele ficou cada vez mais interessado na ciência por trás desse projeto de artes e ofícios depois de apresentá-lo a seus filhos durante o bloqueio. "Eu mostrava a eles na tela do meu computador como posso visualizar a arte com óculos escuros, já que não tinha nenhum polarizador disponível", diz Slepkov. "Para ser honesto, eles não gostaram muito disso."

À medida que Slepkov se aprofundava na ciência da birrefringência, ele descobriu muitas perguntas não respondidas sobre esse fenômeno óptico e seu papel na arte. Em particular, não estava claro o que um artista deveria fazer - em termos de sobreposição e orientação de filmes - para obter uma determinada cor. "Como fazer isso não foi intuitivo", diz Slepkov. "Como alguém que ensina óptica, de repente pude ver todos os tipos de explicações muito interessantes, tanto matematicamente quanto fenomenologicamente, de como as técnicas de polage funcionavam."

Enquanto seus próprios filhos perderam o interesse no projeto desde o início, o filho de um colega em idade escolar achou o assunto fascinante. Slepkov recrutou este aluno para um projeto de pesquisa improvisado. Usando um espectrômetro e outros equipamentos contrabandeados de seu laboratório para casa, a dupla de pesquisadores trabalhou em suas casas e no Zoom realizando experimentos para formalizar a birrefringência quantitativa de diferentes fitas. Neste verão, Slepkov publicou dois artigos sobre o assunto [1, 2].

Em sua forma mais simples, Slepkov diz que há três etapas para criar exibições bonitas e birrefringentes. Primeiro, a luz branca passa por um polarizador inicial que força as ondas de luz a serem polarizadas linearmente. Esta luz então atravessa um material birrefringente, neste caso várias camadas de fita adesiva, que muda a polarização de linear para elíptica. A forma exata da polarização elíptica depende do comprimento de onda da luz, bem como da orientação e espessura das camadas da fita.

Essa luz polarizada elipticamente é então passada por um segundo polarizador final para fazer as cores aparecerem para o observador. Dependendo da orientação desse polarizador, alguns comprimentos de onda serão bloqueados, enquanto outros serão transmitidos, criando algo chamado "cores não espectrais". Em vez de criar, digamos, um azul "puro" com um comprimento de onda de 450 nm, Slepkov explica que a polagem tende a produzir uma mistura de comprimentos de onda que juntos dão um azul de aparência mais pastel.