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 Introducing the disposable laser
04.05.2016 | American Institute of Physics

nachricht New fabrication and thermo-optical tuning of whispering gallery microlasers
04.05.2016 | Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University

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: Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

2012 war es die Venus, in diesem Jahr ist der Planet Merkur dran, vor der Sonne zu passieren. Für fast acht Stunden werden wir am 9. Mai 2016 die Möglichkeit haben, den Planeten Merkur als kleinen schwarzen Punkt auf der Oberfläche der Sonne durchziehen zu sehen. Das EU-Projekt STARS4ALL, an dem auch das IGB beteiligt ist, wird in Zusammenarbeit mit www.sky-live.tv das Phänomen von Teneriffa und von Island aus live übertragen. STARS4ALL bietet dazu Bildungsmaterial für Schüler an.

Am 9. Mai 2016, um die Mittagszeit, wird der Planet Merkur anfangen, die Scheibe der Sonne zu kreuzen; eine Reise, welche über sieben Stunden dauern wird.

Im Focus: MICROSCOPE sendet

Am Montag, 2. Mai 2016, erreichte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen die erste Erfolgsmeldung von ihrem Forschungs-Satelliten. Per Videoübertragung waren sie zugeschaltet, als die französischen Kollegen das Experiment an Bord von MICROSCOPE (MICRO Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) initialisierten und das Messinstrument die ersten Testdaten übermittelte. Damit ist der wichtigste Meilenstein der Testphase erreicht, bevor sich herausstellt, ob Einsteins Relativitätstheorie auch nach dieser Satellitenmission noch Bestand haben wird.

“#TSAGE @onera_fr is on. The test masses have been released and servo looped!!!! Great all green“ lautet die Twitter-Nachricht der französischen Partner, die...

Im Focus: Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden....

Im Focus: Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist kein Mikroskop zum Durchschauen. Es tastet wie ein Blinder mit seinen Fingern die Oberflächen mit einer extrem feinen Spitze...

Im Focus: Nuclear Pores Captured on Film

Using an ultra fast-scanning atomic force microscope, a team of researchers from the University of Basel has filmed “living” nuclear pore complexes at work for the first time. Nuclear pores are molecular machines that control the traffic entering or exiting the cell nucleus. In their article published in Nature Nanotechnology, the researchers explain how the passage of unwanted molecules is prevented by rapidly moving molecular “tentacles” inside the pore.

Using high-speed AFM, Roderick Lim, Argovia Professor at the Biozentrum and the Swiss Nanoscience Institute of the University of Basel, has not only directly...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress in Berlin beginnt heute

04.05.2016 | Veranstaltungen

UFW-Fachtagung im Vorzeichen von Big Data und Industrie 4.0

03.05.2016 | Veranstaltungen

analytica conference 2016 in München - Foodomics, mehr als nur ein Modebegriff?

03.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Beim Laden von Lithium-Luft-Akkus entsteht hochreaktiver Singulett-Sauerstoff

04.05.2016 | Energie und Elektrotechnik

Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

04.05.2016 | Physik Astronomie

Mehr als eine mechanische Barriere - Epithelzellen kämpfen aktiv gegen das Grippevirus

04.05.2016 | Biowissenschaften Chemie