XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Синтез науки искусства на примере поляризации света
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Выбирая проекты в 7 классе, меня заинтересовала тема «Поляризация света». Со светом и его свойствами мы сталкиваемся постоянно: отражение, радуга, тень. Эти простые явления понятны, но оказывается, что световых явлений гораздо больше. Одно из оптических явлений – поляризация. О нём не говориться в школьной программе и его присутствие у окружающем мире не столь очевидно, но при этом оно широко используется. Например, в работе светофильтров, которые используются в фототехнике для улучшения качества изображения. Это же явление применяется в дисплеях мониторов, телефонов и в специальных солнцезащитных очках.
В своей работе я поставила себе две цели: выяснить физическую основу явления поляризации и найти способ рассказать об этом явлении сверстникам, младшим школьникам и всем тем, кто интересуется наукой. В литературе описано не так много экспериментов, которые можно легко воспроизвести школьных условиях. Установки, демонстрирующие явление поляризации, есть в музеях науки, например, в московском музее «Экспериментариум». При изучении темы, я узнала, что явление поляризации используется в искусстве, для создания особенных эффектов. При этом, чтобы увидеть задуманное автором необходимо использовать либо специальные очки, либо поляроид. Одни из этих эффектов я использую в своём проекте.
Постановка проблемы
Благодаря свету мы видим окружающие предметы. Более 80% информации мы получаем с помощью световых волн. При этом, привычный свет богат сюрпризами. Оптические явления встречаются нам по всюду: от простого отражения и преломления до радуги и миража. Каждое явление, которым мы любуемся или восторгаемся, имеет сё физическое обоснование.
Человек уже давно «приручил» свет.
Одним из интересных оптических явлений, с которым мы встречаемся не часто, - поляризация. Это явление широко используется в буты и технике. Для его демонстрации требуются определённые условия. И такие демонстрации не так часто можно встретить даже в музеях, где практически реализован один и тот же принцип.
Моя идея – показать физическое явление через призму искусства показать возможности искусства при применении физических явлений.
Цель проекта:
Создание арт-объекта, в котором используется и демонстрируется оптическое явление поляризация.
Задачи проекта:
- изучить явление поляризации света.
- рассмотреть, как используется явление поляризации в искусстве.
- выбрать возможный вариант для реализации проекта.
- подобрать необходимые материалы.
- разработать макет арт-объекта.
- создать арт-объект.
- разработать и создать инструкцию с пояснениями для пользователей школьного музея.
Описание видения конечного продукта:
Картина, покрытая поляризационной пленкой, будет меняться при просмотре через поляризационное стекло.
Смета проекта:
|
№ п/п |
Статья расходов |
Количество |
Стоимость |
|
1. |
Лист поляризационной пленки |
10 шт |
600 руб. |
|
3. |
Материалы для печати рамки |
1шт |
80 руб. |
|
4. |
Поляроид |
1 шт. |
450 руб. |
|
ИТОГО: |
1130 руб. |
Заказчик (потребитель) продукта:
Прибор готовиться для использования в школьном музее «Физическая среда».
Критерии эффективности работы над продуктом:
- создан продукт
- продукт создан в нужные сроки
- создано доступное для понимания описания
- получены положительные отзывы
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Явление поляризация
Поляризация - не самое сложное для понимания природное явление.
Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов, каждый из которых излучает независимо от других.
Свет, в котором электрические и магнитные поля имеют разные равновероятные ориентации векторов напряженности называется естественным. Поляризованным светом называют уже упорядоченные направления колебания векторов напряженности, из пучка естественного света лучей выделяются те, которые лежат в определенной плоскости – плоскости поляризации.
Свет, который мы видим вокруг себя, чаще всего не поляризован. Свет от лампочек, солнечный свет – это свет, в котором колебания происходят во всех возможных направлениях. Но если вам по роду деятельности приходится весь день смотреть в ЖК-монитор, знайте: вы видите поляризованный свет.
Рисунок 1. Схема поляризации. Из открытых источников.
Чтобы наблюдать явление поляризации света, нужно пропустить естественный свет через анизотропную среду, которая называется поляризатором и «отсекает» ненужные направления колебаний, оставляя какое-то одно (рис. 1).
Поляризация света – не просто явление, которое интересно изучать. Оно широко применяется на практике.
Пример, с которым знакомы почти все – 3D-кинематограф. Еще один пример – поляризационные очки, в которых не видно бликов солнца на воде, а свет фар встречных машин не слепит водителя. Поляризационные фильтры применяются в фототехнике, а поляризация волн используется для передачи сигналов между антеннами космических аппаратов.
Поляризация в современном искусстве
Поляризованный свет, свойства которого давно используются в промышленности и науке, в XXI веке облюбовали художники и фотографы. Чтобы оказаться на пике современного искусства, для начала хватит пары специальных фильтров, рулона целлофана, ножниц и клея.
Одна из ярких представителей этого направления - художница Остин Вуд-Комароу [1].
Фотография 1. Остин Вуд-Комароу. Фотография с сайта https://www.austine.com/
Такая картина называется полаж (polage) — это сочетание двух слов: поляризация и коллаж. Необычайно яркие, чистые, насыщенные цвета, которые вы видите на картине, — результат взаимодействия источника света, двух поляризационных фильтров и расположенного между ними в несколько слоев преломляющего свет материала. Эти цвета — ближайшие родственники радуги. Полаж — не статичное изображение.
Фотография 2. Одна из работ Остин Вуд-Комароу. Фотография с сайта https://www.austine.com/
Один из поляризационных фильтров постоянно вращается, заставляя цвета картины изменяться и превращая прозрачный витраж в живой переливающийся калейдоскоп. Остин работает в изобретенной ей технике полажа давно — с 1967 года. Сегодня творческие эксперименты с поляризованным светом, будь то создание коллажей или фотосъемка выращенных кристаллов, стремительно набирают популярность и завоевывают репутацию искусства XXI века.
ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Сведения, указанные в теоретическом разделе, необходимы для реализации идеи.
Создание концепции проекта
За основу взята идея динамической картины. Для этого в сети интернет была подобрано изображение из серии «Времена года» (рис. 2). Где одно и тоже место сфотографировано с интервалом в три месяца.
Рисунок 2. Фотография взята из открытых источников
Если подобрать поляризационную плёнку и расположить её таким образом, чтобы плоскости поляризации были повёрнуты под углом 90о относительно друг друга, то при повороте второго поляроида будет последовательно меняться степень освещённости каждой картины.
Реализация плана, корректировка
Изначально выбранная стратегия себя полностью оправдала. В качестве поляризационной плёнки была приобретена плёнка для экрана iPad, так в этом случае плёнка имеет максимальный размер. В нашем случае это универсальная поляризационная плёнка (202*267 ММ) IPAD.
Из плёнки были вырезаны четыре квадрата таким образом, чтобы у них были различные плоскости поляризации. На плёнке есть синяя черта, которая осталась в проекте, она наглядно показывает различие в направлении поляризации (фото 3).
Фотография 3. Картина с поляроидами. Фотография автора.
При вращении поляроида, как и задумано, последовательно меняется степень освещённости рисунков и последовательно исчезает один из рисунков (фото 4).
Фотография 4. Изменение затемнения при различных положениях поляризатора. Фотография автора.
Заключение
В ходе реализации проекта создан уникальный экспонат, не только демонстрирующий явление поляризации, но и показывающий возможности синтеза науки и искусства.
Выводы:
1. В ходе работы над проектом было изучено явление поляризации.
2. На примере работ Остин Вуд-Комароу рассмотрен пример использования явления поляризации в искусстве.
3. Разработан художественный план, подобрано изображение и создан динамический арт-объект.
Цели и задачи, поставленные при начале реализации проекта выполнены. В дальнейшем возможны корректировки в реализации арт-объекта с подсветкой.
Оценка эффективности и результативности
Я думаю, что мой проект покажется многим очень интересным. Мой проект достаточно эффективен, потому что можно наглядно показать синтез искусства и науки.
Список используемых источников
1. Апресов С. Красками из радуги. Как рисовать поляризованным светом. // Популярная механика. - 2009, - №2. – С. 82-86.
2. Материалы сайта художницы Остин Вуд-Комароу- AUSTINE STUDIOS. https://www.austine (дата обращения 14.01.2021)
3. Класс!ная физика. [Электронный ресурс] // Материал «Поляризация света». URL: http://class-fizika.ru/op150-33.html (дата обращения 12.02.2021)