Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Choreographing light

13.11.2012
EPFL scientists have developed an algorithm to control light patterns called "caustics" and organize them into coherent images

It's a simple, transparent acrylic plate – nothing embedded within it and nothing printed on its surface. Place it at a certain angle between a white wall and a light source, and a clear, coherent image appears of the face of Alan Turing, the famous British mathematician and father of modern computer science.


Researchers at EPFL found a way to control "caustics", patterns that appear when light hits a water surface or a transparent material. Thanks to an algorithm, they can shape a transparent object so that it reflects a coherent image.

Credit: (c) Alain Herzog

There's no magic here; the only thing at work is the relief on the plaque's surface and a natural optical phenomenon known as a "caustic," which researchers in EPFL's Computer Graphics and Geometry Laboratory have succeeded in bending to their will. Their research was presented recently at the Advances in Architectural Geometry Conference in Paris.

"With the technique that we've developed, we can compose any image we want, from a simple form such as a star to complex representations such as faces or landscapes," explains EPFL professor Mark Pauly, head of the laboratory, who conducted the study with four other scientists*.

This "caustic" effect is well known and easy to observe; a bit of sunlight shining on a pool of water produces patterns that dance on the surrounding tiles or walls. These undulating lines, apparently random, are generated by light that hits the moving surface of a pool or puddle. This effect, which is very mobile and dynamic in liquid, produces static patterns with solid transparent materials such as glass or transparent acrylic (better known as Plexiglass).

Deviated trajectories

Scientifically, this phenomenon can be explained by light refraction. When light rays hit a transparent surface, they continue their trajectory but are bent as a function of the surface geometry and optical properties of the material. The light passing through is thus not uniformly distributed. It gets concentrated in certain points, forming some zones that are more intense and others that are more shaded.

Pauly and his colleagues studied the principles of this distribution, and were able to identify the curves and undulations they would need to give to the surface in order to direct the beams of light to a desired area. They then developed an algorithm to calculate the trajectories very precisely and thus form a specific image.

One of the most interesting and eagerly awaited applications of this method is in architecture. It could be applied to display cases, windows, fountains, and ornamentations on museums and monuments. In design it could be used for decorating glasses, vases, carafes, jewelry and many other objects. It has considerable potential in other, more technical applications as well, such as automobile headlights and projectors.

See the Youtube video: http://www.youtube.com/watch?v=0NXNAIqU8KM

*Thomas Kiser (EPFL), Michael Eigensatz (Evolute), Minh Man Nguyen (WAO) and Philippe Bompas.

Mark Pauly | EurekAlert!
Further information:
http://www.epfl.ch
http://www.youtube.com/watch?v=0NXNAIqU8KM

Further reports about: Choreographing Choreographing light EPFL Source algorithm coherent images geometry

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht New survey hints at exotic origin for the Cold Spot
26.04.2017 | Royal Astronomical Society

nachricht NASA's Fermi catches gamma-ray flashes from tropical storms
25.04.2017 | NASA/Goddard Space Flight Center

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen

26.04.2017 | HANNOVER MESSE

Plastik – nicht nur Müll

26.04.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Seminar zu Einblicken in die unterschiedlichen Ebenen des 3D-Druckens und wirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten - 2017

26.04.2017 | Seminare Workshops