極寒が創る光のアートアートとサイエンスを融合した展示の試行

桜井 翔; 柴田雄太郎; 森 基樹柴田涼花酒井大輔原田建治

摘要

2019年1月に屈斜路湖畔の和琴半島にてアマチュアカメラマンにより,薄氷下に湧き出た小さな気泡部分がさまざまな色に見える現象が撮影された.撮影された写真の一例を図(a)に示す.白黒印刷ではわかりづらいが,実際には気泡部分が黄色や緑色などさまざまな色に着色されて見える.この現象は撮影者によって「ジュエリーバブル」と命名された.氷は複屈折性を有する物質であり,氷を2枚の偏光板で挟むと透過光は偏光色を発現する.今回の撮影では,1枚の偏光フィルターのみで偏光色が観察されている.図(b)にその着色原理を示す.簡単のため,ブリュースター角で観察した場合を考えた場合,反射光はS偏光のみとなる.反射光が氷を透過する際に,氷の複屈折により偏光状態が変化し,それが波長依存性を有するため偏光フィルターを通すことで偏光色が観察できる.われわれは,この気泡の着色現象の計算機シミュレーションおよび観察状況のモデル化や再現について研究を開始し,2019年6月に北見工業大学大学祭の研究室公開において,アートとサイエンスを融合した展示を試行した.そこでは,ジュエリーバブルの写真展示に加え,ジュエリーバブルの模型を展示し,着色メカニズムについて来場者に説明した.この模型は,黒アクリル板上に光学粘着シートを使って複屈折性材料であるポリプロピレンフィルムを貼り付けて作製した.気泡に相当する部分には粘着面が貼りつかないように,光学粘着シートを円形に切り抜いて使用した.白色のバックライトを配置し,おおよそブリュースター角となる角度で観察すると,気泡に相当する部分が色づいて観察される.本研究は寒冷地ならではの特色を生かした研究であり,今後はアート,教育への応用や,観光資源化に向けた展開も期待される.

極寒が創る光のアートアートとサイエンスを融合した展示の試行

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