Neem een oude webcam, verwijder het infraroodfilter, en je hebt je eigen door Ghostbusters geïnspireerde ‘detector’. Dat klinkt heel simpel, maar er zit wetenschap achter dit trucje waarmee je in het donker kunt kijken. Thim Zuidwijk slaat in de optica een brug tussen praktijk en theorie.
Zuidwijk, technicus bij de onderzoeksgroep Optica van de TU Delft: “Toen ik 21 was, overwoog ik serieus om geschiedenis te studeren, die interesse zit bij ons in de familie. Maar uiteindelijk heb ik gekozen voor de technologie en heb ik materiaalwetenschap gestudeerd. Dat is eigenlijk ook een soort geschiedenis.” Door zijn passies voor geschiedenis en wetenschap met elkaar te combineren ontwikkelde hij de tentoonstelling Optics for all in samenwerking met het team Academisch Erfgoed van de TU Delft Library. Deze tentoonstelling is momenteel te zien in het Science Centre Delft en is nog te bezoeken tot 31 januari 2020.
Optica is voor iedereen
Twee jaar geleden organiseerde de afdeling Optica ter gelegenheid van haar 70-jarig bestaan haar eerste congres, ‘Face2phase’. Ter voorbereiding op het congres doken Zuidwijk en Joseph Braat, voormalig hoogleraar geometrische optica, in de geschiedenis van de afdeling. Nu, twee jaar later, doen ze dat opnieuw. Deze keer organiseren ze een tentoonstelling gericht op het werk van de oprichter van de afdeling professor Bram van Heel. Braat was de laatste student die bij Van Heel afstudeerde: “Puur dankzij mijn leeftijd heb ik de tijd van Van Heel nog een beetje meegemaakt.”
Op de tentoonstelling is persoonlijk werk van Van Heel te zien, samen met zijn praktische methodes en optische instrumenten uit de tijd vlak na de Tweede Wereldoorlog. Een deel daarvan zijn door de afdeling zelf gemaakt, op de lenzenpolijsterij die inmiddels naar TNO is overgebracht. Zuidwijk: “Optica was vroeger heel wiskundig, en Nederland beschikte over maar weinig praktische kennis. Wat Van Heel probeerde was het vakgebied toegankelijker maken, niet alleen voor het bedrijfsleven, maar ook voor een groter publiek. Daarom heet de tentoonstelling Optics for all. Eigenlijk wel grappig, ik realiseer me zojuist dat dat precies is wat wij ook doen.”
The Exhibition
Professor Van Heel
Van Heel was de grondlegger van de technische optica in Nederland. In 1947 richtte hij de afdeling Optica van de TU Delft op. Samen met een groot aantal van zijn studenten zette hij complexe theorieën om in praktisch bruikbare methodes, zodat het bedrijfsleven geavanceerde optische systemen kon ontwerpen. Zijn methode voor uitlijnen, die in het Science Centre is te zien, is een voorbeeld van de manier waarop hij theoretische verschijnselen gebruikte voor de ontwikkeling van eenvoudige, praktische en nauwkeurige optische methodes. Zijn methode van uitlijnen werd vooral gebruikt als er over grote afstanden moest worden gebouwd.
Uitlijnmethode
Na de Tweede Wereldoorlog werd deze methode gebruikt om beschadigde bruggen efficiënter te repareren, doordat het herstel aan beide kanten tegelijk kon plaatsvinden. In plaats van mechanische methodes te gebruiken – zoals lange kabels, waarbij de nauwkeurigheid wordt verstoord door de zwaartekracht – ontwierp Van Heel een optische uitlijnmethode die geen last heeft van de aberraties (afwijkingen veroorzaakt door lenzen) die vaak voorkomen bij optische methodes.
Geïnspireerd door het tweespletenexperiment van Young gebruikte Van Heel een plaat met concentrische cirkels, ook wel een ‘zoneplaat’ genoemd, om drie punten met elkaar op één rechte lijn te brengen. Om de twee kanten van een brug met elkaar op één lijn te brengen volstaat het om aan één kant een lichtbron te hebben die een lichtbundel uitzendt, aan de andere kant een speldengaatje met een doel, en daartussen een zoneplaat. Zulke zoneplaten zijn in feite cirkelvormige balken die een interferentiepatroon veroorzaken, waarmee uitlijnen heel nauwkeurig kan gebeuren (in de orde van 10-20 micron bij een meetafstand van tien meter) in zowel horizontale als verticale richting. Als er een lichtbundel recht op de zoneplaat valt, worden deze twee punten uitgelijnd en vormen de stralen een cirkelvormig interferentiepatroon dat je kunt zien wanneer je door het speldengaatje kijkt. Als het doel van het speldengaatje midden in deze cirkels ligt, liggen alle drie de punten op één lijn.
Vergeten geschiedenis
“Het gerucht ging dat er ergens een persoonlijk archief van Van Heel was, maar niemand wist waar. Misschien had zijn familie het, of was het verloren gegaan bij een verhuizing”, vertelt Zuidwijk. Om een lang verhaal kort te maken vervolgt hij: “Een week voordat het materiaal voor de tentoonstelling naar de drukker moest, werd het archief gevonden in de kast van professor Braat.” Daar lag het al voor zijn tijd. Gelukkig is de afdeling nauwelijks verhuisd, zodat het grootste deel er nog was.
Opticapioniers
Tijdens hun onderzoek van het archief van Van Heel, kwamen ze allerlei opzienbarende verhalen tegen over de pioniers van de optica in Nederland. Naast Van Heels eigen werk bevatte zijn archief boeken van Caroline Bleeker, door vrienden Lili genoemd. “Zij was de oprichter van het eerste optische bedrijf in Nederland. Uiteindelijk is dat overgenomen door ‘De Oude Delft’”, vertelt Zuidwijk. “Dat in die tijd een vrouw zo’n enorme industrie opzette is fascinerend om te lezen.” Ze bouwde optische apparatuur in haar instrumentenfabriek in Utrecht, die destijds slechts één boor en draaibank bevatte. Later in haar carrière werkte ze samen met Frits Zernike en ze was de eerste ter wereld die zijn fasecontrastmicroscopen bouwde.
“En er gebeurde nog zoveel meer rond die tijd”, vervolgt Zuidwijk. “Vlak voor de oorlog richtte Oscar van Leer samen met Van Heel ‘Van Leer’s Optische Industrie’ op. Later werd dat ‘De Oude Delft’, beroemd om hun microscopen.” Van Leer was ook de eerste die een geluidsfilm ontwikkelde. Films waren in die tijd stom en werden door een pianist naast het doek begeleid. Van Leer was degene die beeld en geluid op één strook zette. “Dat was in die tijd, vlak voor de oorlog, heel bijzonder”, legt Zuidwijk uit.
Back to the future
Nu al dit materiaal is gevonden overweegt Zuidwijk om nog een tentoonstelling te organiseren. Hoewel de methodes zijn veranderd, zijn de uitgangspunten nog steeds hetzelfde. En veel van de bedrijven die toen opgericht werden zijn nog steeds relevant – niet alleen in Delft, maar ook internationaal. “Misschien kunnen we over drie jaar, bij ons 75-jarig bestaan, de gehele geschiedenis van de afdeling, de hoogleraren en onderwerpen uit de afgelopen 75 jaar presenteren.”
Van links naar rechts: Marcel Janssen, Jules Schoonman, Hans Kaiser (allen TU Delft Library) en Thim Zuidwijk (TNW),
Foto's: Johannes Schwartz
