В мире голограмм

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шахов А.И. 1

---

1МАОУ "Лицей №97 г.Челябинска"

Климова Л.В. 1

---

1МАОУ «Лицей № 97 г. Челябинска»

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

ВXXIвекесовременныекомпьютерные технологии развиваются очень быстро Мы видим голографические картинки при просмотре фильмов, на игрушках,на одежде, на упаковках. Голограмма – это объемное трехмерноеизображение. Что необходимо, чтобысоздать сложные световые системы? Можно ли создать голограмму в домашних условиях? Этивопросыпослужилиосновойвыборатемыработы«Вмиреголограмм».

Нами была определена гипотеза: голограмма - сложная система, возможно ли повторить ее в домашних условиях.

Для доказательства гипотезы мы поставили пред собой цель: изучитьпонятие«голограмма»исоздатьеёв домашних условиях.

Для выполнения цели нами были поставлены задачи:

1. изучить понятие «голограмма»;

2. узнать историю создания голограмм;

3. исследовать значение голограмм в современном мире;

4. создать голограмму в домашних условиях.

Объект исследования–голограмма.

Предметисследования–голография,методысозданияголограмм.

Методыисследования: изучение литературы, анализ,классификация,моделирование, эксперимент,измерение,сравнение,обобщение изаключение.

Актуальность нашей работы состоит в том, что в современном мире все чаще человеку нужно отобразить объект в трех измерениях для более легкого понимания информации, объем которой постоянно растет. Голограммы упрощаютвосприятие информации.

I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

I.1. ПОНЯТИЕ «ГОЛОГРАММА»

Распространённым способ изображения предметов является фотография. Но с её помощью мы не можем получить информацию о объемности предмета. При рассмотрении фотографии ракурс не изменяется. Информацию на фотографии мы считываем через восприятие глаза.

Голограмма—этофотография,создающаяприсоответствующемосвещениитрехмерноеизображение.Процесс создания голограммы начинается с того,чтополупрозрачноезеркалоразделяетпучоклазерногоизлучениянадвалуча —предметнуюиопорнуюволны. [1], [7]

Слово «голография» (греч. holography — «пишу всё») ввёл -английскийфизик ДеннисГабор. Онсоздалв1947 году первую голограмму. Открытие голографии им было сделано в ходе экспериментов по увеличению разрешающей способности электронного микроскопа. Названием "голография" Габорподчеркнул, что метод позволяет зарегистрировать полнуюинформацию об исследуемом объекте. Но первые голограммыотличалисьнизкимкачеством,так как вкачестве источника света Габор использовал газоразрядные лампы с очень узкими линиями вспектре испускания. Но за свою работуавторполучилНобелевскуюпремию по физикев1971 году. [4]

Голография начала бурноразвиваться и приобрела практическое значение. В ходеисследованийпо квантовойэлектронике, выполненных советскими физиками - Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым, и американским ученымЧарльзомТаунсом,в1960г.былсозданпервыйлазер. На основе лазера российскийучёныйЮрийДенисюкразработал методзаписиотражающих 3-D голограмм на прозрачныхфотопластинках. (рис. 1) В 1977 году Ллойд Кросс создал мультиплексную голограмму – или,изображение в 3-D формате. Оно состоитиздесятковилидажесотенотдельных плоскихракурсов,видимыхподразнымиуглами. [2], [3]

В современном обществе голография продолжает активно развиваться,появляютсяновыеинтересныерешения.

I.2. РАБОТА ГОЛОГРАММ

Голография основывается на двух физических явлениях - дифракции и интерференции световых волн. Физическая идея состоит в том, что при наложении двух световых пучков, при определенных условиях возникает интерференционная картина, то есть в пространстве возникают максимумы и минимумы интенсивности света. Для того, чтобы эта интерференционная картина была устойчивой в течение времени, необходимого для наблюдения, и ее можно было записать, эти две световых волны должны быть согласованы в пространстве и во времени. Такие согласованные волны называются когерентными. Слово «когерентность» — греческого происхождения и в наиболее общем смысле означает «согласованность». Перваяволнаотражает фотографируемый объект и попадает на пленку. Вторая встречает ее на самой пленке,обходяпри этом предмет с другихракурсов.

Вэтомжеместеустанавливается фоточувствительная плоскость, которая запечатлеет на себе структуруполос, характеризующуюинтерференцию волн.Воттак исоздается 3D-голограмма.

I.3. ВИДЫ ГОЛОГРАММ

Голограммыбываютнесколькихвидов:

Поназначению:

1. Декоративные — показывают статус производителя, добавляют вес в имидж и качествопроизводимого товара, тем самым увеличивается лояльность, доверие к производителюупотребителя,икак следствие—ростпродаж.

2. Защитные — предназначены только для защиты вашего товара, изделий,интеллектуальнойсобственности.

Потипусоздания:

1. Аналоговые

2. Электронные

3. Комбинированные

Повидуизображениявголограмме:

1. Объемные(3D)воспроизводятобъемноеизображениереальногообъекта

2. Плоские(2D) содержатнесколькоплоскостейизображения

3. Комбинированные(2D–3D)

4. Цифровые изображение рассчитывается при помощи компьютера и синтезируется изнабора точечныхголограмм

5. Многоракурсные (мультиплексные) объект фотографируется обычным способом сразличных углов зрения, после чего полученные таким способом снимки (ракурсы)записываются насмежныеучасткифотопластины. [6]

I.4. ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАММ

Врезультатеразвитияголографияпозволиласоздаватькачественныетрехмерныеизображения.Появиласьноваяобластьизобразительного искусства – художественная голография. Сальвадор Далибылпервымхудожником,которыйиспользовалголограммы,создаваяиллюзииобъема.Такэффектрельефностипередавалаегоработа«Пейзажсмухами».

Голограммы применяются в архитектуре. Это позволяетспроецироватьздание ирассмотретьвсюегоконструкциюинедочеты.

Голографиянашлапрактическоеприменениевмузейномделе. СуществуетмузейоптикивНью-Йорке,гдеразличныеэкспонатыпредставленыввидеголограмм.Возможнообеспечить нахождение экспоната на различных выставках одновременно, нетратявремянаеготранспортировку,исохраняяоригиналвхорошемсостоянии наболеедлительноевремя.

ВXXIвекеголограммыиспользуютсявцеляхбезопасности. Для сохранения денежных средств появилиськупюрыснанесенныминанихтрехмернымиголограммами,которые фальшивомонетчики подделатьне смогут.

Натрассах появляются воздушные голограммы с дорожными знаками, которые хорошо видны набольшом расстоянии и в любое время суток, при этом абсолютно не мешаяавтомобилистам.

С помощью голографии можнотранслировать педагога с другогоконца света. Преподавателимирового уровня могутодновременновыступатьвразных частях мира и охватить болееширокую аудиторию, не тратявремянаперелёты.Такжеспомощьюголографииможно создаватьинтерактивныемодели дляобучения.

Голограммы продукта — маркетинговый ход, которыйпомогает захватить вниманиеклиента. С помощью голограмм можноувеличить 3D-копиюпродукта и сделать еёобозреваемойсовсехсторон.

Особенностьголографиипозволяет использовать ее какметод внутривидения. Особоинтересные и важные перспективыоткрываютсявсвязи с ультразвуковой голографией.Получив голограмму вультразвуковых механическихволнах, можно восстановить ее видимымсветом. [5]

Таким образом, голограмма в нашем мире является неотъемлемойчастьюсовременногообщества.

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

II.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ О ГОЛОГРАММАХ

Мы поставили перед собой задачу - имеют ли представления о голограммах обучающиеся лицея.

Нами былопроведеноанкетированиесреди обучающихся 2 и 4 классов.

Мы предложили ребятам ответить на 6 вопросов:

1. Виделиливыголограммувреальности,аневкиноинакомпьютере?

2. Имеетеливыпредставлениеоголограмме?

3. Знаетеливы,чтотакоеголограммасточкизрениянауки?

4. Знаетеливынакакихзаконахоснованпринципработыголограммы?

5. Можнолисоздатьголограммусвоимируками?

6. Хотелибывысоздатьголограммусвоимируками?

7. Где или для чегобывы ее использовали?

• Длялучшегоусвоенияматериаланашкольныхуроках

• Дляразвлечения

• Вкачествесредствасвязи в функциях смартфона

• Вискусстве

• Впутешествиях

Ответом должны быть слова «Да» или «Нет» и один вопрос, подразумевающий открытый ответ.

Результатыанкетирования с 1 по 6 вопросы представлены в таблице

Таблица №1

Большинствоучащихся (61%)никогданевиделиголограммувреальности,ноприэтомимеютпредставления о ней(70%). 22% опрошенных знают, что такое голограмма с точкизрениянауки.94,5%незнакомыспринципамиработыголограммы.Ноинтересното,что83%считают,чтоестьвозможностьсамостоятельноизготовитьголограммуи83%хотелибысоздатьеё.

Ответынавопрос№7 наглядно отображены в диаграмме

Диаграмма №1

Анализируяответы анкеты,можносделатьвывод,чтобольшинствовариантовответовучениковсовпадают. Многие ни разу не видели голограмму, но имеют представление оней.Большинствобыхотелопопробоватьсоздатьсобственнуюголограмму, атакжеиспользовать её вповседневнойжизни.

II.2. СОЗДАНИЕ ГОЛОГРАММЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Впроцессеработынамзахотелосьсоздатьголограммуусебядома.Нокак?Ведь голограмма — это объемное изображение, которое создается с помощью лазера и мощных компьютеров. Возможно ли это? Создать настоящую голограмму неполучится,но еёпрототипполучитьвдомашнихусловияхвозможно. Мы сделаем голографическую пирамиду 3D и односторонний голографический куб 2D.

1. Подберём элементы для работы над голографической пирамидой 3D:

• Бумага в клетку

• Линейка, карандаш, маркер

• Ножницы

• Стеклорез

• Скотч

• Клеевой пистолет

• Планшет

2. Повторим правилатехникибезопасности:

• • неработать сножницами внаправлении-ксвоемутелу;

  • крепкодержатьножницы;

  • использоватьтолькохорошозаточенныеножницы;

  • следить,чтобырукибылисухими;

  • неоставлятьножницывположениирежущейкромкойвверх;

  • неоставлятьножницы вколотымвпредметыили междуними;

  • непытатьсяпойматьпадающие ножницы;

- при разогреве клеевого пистолета обязательно под сопло положить керамическую, стеклянную подставку или блюдце

- следить за тем, чтобы, когда ставится пистолет на стол, подставка была выдвинутой.

- не хватать сопло или разогретый клей руками

- не забывать выключать пистолет из сети, после работы и даже во время работы, чтобы пистолет не перегрелся.

Работать со стеклом только при помощи взрослых!

3. Этапыизготовленияголограммы с помощью голографической 3D пирамиды

1. Начертим на бумаге трапецию: ширина 2 см, длина 12 см, высота 7см.

2. Вырежемее (приложение рис.2)

3. Четыреразаобведем шаблон маркеромна стекле

4. Вырежемполучившиеся пластинки-трапеции.

5. Склеим детали между собойклеевым пистолетом(покраям).

6. Верх и низ трапеции также обработаем клеем для безопасности. Получилась пирамида (приложение рис.3)

7. Найдём в сети специальные голографическиеролики для 3D-голограммы, скачаемодиннапланшет.

8. Поместимпирамидуверхушкойвнизвцентр экрана.

Нашаголограммаготова. Мы можем посмотреть на нее со всех сторон. Она имеет не только высоту и ширину, но и глубину!

1. Далее подберём элементы для работы над односторонним голографическим кубом 2D:

• Картонная коробка

• Карандаш

• Стекло 13*18

• Канцелярский нож

• Клеевой пистолет

• Черная гуашь и кисточка

2. Этапыизготовленияголограммы с помощью одностороннего голографического куба 2D

1. Отмеряем и вырезаем четыре квадрата размером 13*13см.

2. Один из квадратов разрезаем по диагонали

3. Отмеряем прямоугольник размером 13*15см

В средине намечаем «окно» размером 7*11 см. Вырезаем

4. Приклеиваем треугольники к квадратам. Это боковые стены и одновременно опоры для стекла. Соединяем их с задней стенкой, то есть третьим квадратом

5. Окрашиваем черным внутренние стороны стенок

6. На края стекла с трех сторон наносим клей и кладем его на опоры боковых стенок, установленные под углом 45 градусов

7. Сверху фиксируем крышу

8. Получился одностороннийголографический куб 2D (приложение рис.2-9)

9. Включаем готовое видео для голографического куба в смартфоне, который кладем экраном вниз и видим изображение на стекле

Мы видим, что изображение будто парит в воздухе, но у него нет глубины. Его нельзя обойти и рассмотреть со всех сторон. Мы видим плоское изображение.

Таким образом, в работе нам удалось изучить принцип изображения голограммы, получилось создать в домашних условиях пирамиду 3D и односторонний голографический куб 2D и посмотреть на голограмму в домашних условиях. Для нас это совершенно новый опыт в конструировании и понимании принципа объемного изображения. Значит, время потрачено с пользой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы, мы познакомились с голограммой и голографией, рассмотрели ихвиды,поняли,длячегоонинужныикак онимогутиспользоваться. С помощью таблицы и диаграммы, нами была проанализированаанкетапоизучениюзнаний обучающихсяоголограмме. Мы смоглисоздать наосноветеоретическихзнанийголограммувдомашнихусловиях, поэкспериментировали над различными изображениями и удостоверились в качестве проделанной работы. Темсамымгипотезабылаподтверждена.

Мы надеемся, что наша работа будет очень полезной и увлекательной, а в будущем мыобязательноулучшимнаши эксперименты, и создадимболееточныйпроектголограмм,которыеописываются вразличныхфантастическихкнигахифильмах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. АндрееваО.В. Прикладнаяголография:учебноепособие./О.В.Андреева//СПб:СПбГУИТМО,2008.–184 с.

2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики(оптика и атомная физика)/ Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов, А.Н. Мансуров//М.:2000.–95с.

3. ДенисюкЮ.Н.Принципыголографии/Ю.Н.Денисюк//Л.:ГОИ,1978.–125с.

4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Справочник по физике/ А.А. Детлаф,Б.М.Яворский//М.: Наука.1985.–310с.

5. Островский Ю.И. Голография и ее применение/ Ю.И.Островский//- М.:Наука.1977.–180с.

6. ПирожниковЛ.Б.Чтотакоеголография?/Л.Б.Пирожников//М.:1983.–115с.

7. Энциклопедическийсловарьюногофизика/сост.В.А.Чуянов.–2-еизд.,испр.и доп.–М.:Педагогика,1991.–336

Приложение

рис.1

рис.2 рис.3 рис.4

рис.5

рис.6

рис.7

рис.8

рис.9