Zwitserse wetenschappers begrijpen beter dan ooit hoe complexe lichtpatronen ontstaan. Door de breking van licht te bedwingen, konden ze het portret van wiskundige Alan Turing projecteren.

Onderzoekers van de technische universiteit van Lausanne temmen lichtpatronen om plaatjes te laten verschijnen. Het lijkt misschien een goocheltruc, maar achter het grappige foefje zit een uitgebreid begrip van caustics.

LEES OOK

Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan

Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.

Hoewel het woord caustics wellicht geen belletje doet rinkelen, zijn deze lichtverschijnselen alom bekend. We zien ze bijvoorbeeld wanneer de zon op een zwembad schijnt, als het patroon van lichtvlekken dat op de bodem van het zwembad danst. Omdat het water constant beweegt, lijken de caustics-patronen willekeurig. Dat is anders wanneer licht op een vaste stof valt, zoals bijvoorbeeld glas. De lichtvlekken blijven dan keurig op één plaats.

Als je weet hoe een materiaal licht precies vervormt, zijn de lichtstralen ook onder controle te krijgen. Dat inspireerde Mark Pauly, expert op het gebied van computergraphics. Wanneer een lichtstraal op een doorzichtig materiaal valt, buigt de straal af. De mate waarin een lichtstraal buigt is afhankelijk van de dichtheid van het materiaal en de vorm van het oppervlak. Die laatste eigenschap gebruikte Pauly voor zijn project.

Lichtschilderij

Met vier collega’s maakte Pauly een haarfijn reliëf op een plexiglas-plaat. Op het oneven oppervlak raken verschillende lichtstralen het materiaal onder verschillende hoeken. Elke lichtstraal vervolgt zijn pad dus op een andere manier, precies zoals de wetenschappers vooraf hadden bedacht.

Wanneer een hele bundel licht via de plaat op een muur valt, ontstaan mooie patronen. Op heldere plekken is het licht geconcentreerd, terwijl op andere plekken schaduwen ontstaan. Door het juiste reliëf aan te brengen, projecteerde Pauly’s team een nauwkeurig plaatje van wetenschapper Alan Turing.

‘Met deze techniek kunnen we elk soort afbeelding maken, van een simpele vorm zoals een ster, tot complexe portretten of landschappen’, meldt Pauly in een persverklaring.

Het temmen van de lichtstralen lijkt vooral interessant voor architecten die bijvoorbeeld ramen willen versieren. Een meer praktische toepassing ligt bij de auto-industrie. Producenten kunnen het licht van koplampen precies beïnvloeden zoals ze willen. Misschien een leuk trucje voor de Batmobile, zodat die Batmans logo projecteert?

Ans Hekkenberg

Afbeelding: Alain Herzog & Wikimedia Commons/Brocken Inaglory