Исследовательская работа " Невидимые изображения. Прошлое. Настоящее. Будущее"

 Невидимые изображения.                                                                                              Прошлое. Настоящее. Будущее

Содержание

1.Введение                                                                                                                                   2. Основная часть

2.1.Теоретические исследования                                                    

2.1.1. Что такое невидимые  чернила                                                                                                                                                                              

2.1.2. История  невидимых чернил  

 2.1.3. Виды невидимых чернил                                                                                                                                                                

2.2.Экспериментальные исследования

2.2..1.Технология изготовления невидимых чернил в домашних условиях.

2.2.2.Химические эксперименты

2.2.3. Эксперименты с криминалистом

2.3..Будущее  науки о  невидимых изображениях

3. Заключение                                                                                                                                                

4. Список использованной литературы и Интернет - источников.                                                                                                          

5. Приложения                                                                                                                                            

                                                      Введение

          Невидимые изображения всегда  покрыты таинственностью.  Этот вопрос волновал  не одно поколение людей, ведь секреты, которые необходимо скрыть, существовали  всегда.  Тайна невидимых изображений  особенно интересует мальчиков  моего возраста.  В интернете  я прочитал статью про очень интересное изобретение-  «ручку-шпион» [ П.1]  Это необычная ручка:  когда ею пишешь, надпись не видна на бумаге, но стоит подсветить надпись ультрафиолетовым фонариком, встроенным на другом конце ручки, она  проявляется, и ее легко можно прочитать.  Мне очень понравилось это изобретение, и я решил выяснить, какое  вещество  находится  внутри, и почему оно невидимое.  Мама мне сказала,  что - это невидимые чернила.  Так и родилась тема моего исследования, в котором я решил выяснить, что же такое невидимые чернила?   Мне очень интересно узнать секреты невидимых чернил  и научиться ими пользоваться.

Отпечатки пальцев в криминалистике- это тоже скрытые изображения, наподобие невидимых чернил. Но специалисты  их умеют  расшифровывать. Тоже очень интересно узнать, как они это делают.

Свои исследования решил начать с бесед  с учениками нашей школы: какие у них знания о невидимых чернилах. [ П.2]   Выяснилось, что ученики младших классов знают о невидимых чернилах из мультфильма «Фиксики», что можно использовать для их  получения лимон.  Старшие ученики тоже интересуются проблемой невидимости и хотели бы узнать  об этом побольше. Переписка с друзьями  в  Контакте  по теме моего исследования показала их заинтересованность этой проблемой.  В интернете узнал много нового  по теме исследования. Оказывается,  невидимые чернила были известны людям еще в древности, что существует много рецептов невидимых чернил. Историю невидимости решил изучить по интернет-источникам  и литературе из библиотеки. [ П.2]   Необходимо получить информацию от специалистов, прежде всего от криминалистов;  подобрать вещества для получения невидимых чернил и провести эксперименты.

 Актуальность данного исследования.  Сейчас, кроме узких специалистов, мало кто знает о большом опыте применения невидимых чернил.  Развивается  изобретение и применение новых видов невидимых чернил. В  современном обществе  возрастает актуальность  и незаменимость  их использования, открываются  новые  области  применения невидимых чернил.

Гипотеза:   Считаю, что проблема невидимости, в частности  исследование способов получения и применения  невидимых чернил актуальна  и в наше время, и что изготовить невидимые чернила можно самому.

Цель исследования: расширить  знания о науке невидимости; научиться изготавливать невидимые  чернила.

Задачи:

 1.Узнать,что такое невидимые чернила.

2.  Познакомиться с историей невидимых чернил.

 3.Изучить  виды невидимых чернил и способы  их получения.

 4.Изготовить невидимые чернила  в домашних и лабораторных условиях.

5. Изучить  современные проблемы получения и использования  невидимых чернил.

6. Познакомить с результатами исследований одноклассников и друзей.

Объект исследования: невидимые чернила.

Предмет исследования: вещества, исчезающие при нанесении на бумагу и проявляющиеся на ней при определённых условиях.

Методы исследования: изучение и анализ научной литературы и Интернет – ресурсов, словесный (рассказ, беседа), экспериментальный.

                                               2. Основная часть

                                   2. 1..Теоретические исследования

                                 2.1.1.  Что такое невидимые чернила

Прежде всего необходимо узнать, что такое невидимые чернила.

Невидимые чернила – это чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определенных условиях. Учёные их назвали  симпатическими.[5] В ходе исследования я  выяснил, что все симпатические чернила можно разделить на 2 группы: проявляющиеся и исчезающие. Проявляющиеся  чернила не оставляют следа на бумаге после их высыхания. Они представляют собой бесцветные растворы. Изображения, сделанные такими чернилами, становятся видимыми только при создании специальных условий: нагревании или обработке другими веществами. Все предыдущие варианты чернил невидимы изначально, но существуют вещества, которые первоначально имеют цвет, во время письма хорошо видны, а под воздействием времени или веществ в воздухе обесцвечиваются.

Некоторые виды чернил давно исчезли из употребления или применяются только в таких таинственных целях, как секретная переписка. Невидимые чернила – непременный атрибут любого шпионского фильма. В наше время, с развитием химии, получить такие чернила просто. Известно много рецептов невидимых чернил. Существует наука, изучающая невидимые  изображения, - это стеганография. Стеганография – это наука о скрытой передаче информации путем сохранения в тайне самого факта передачи; обычно процесс записи осуществляется следующим образом: первый слой – наносится важная запись невидимыми чернилами, второй слой – ничего не значащая запись видимыми чернилами.[ и.р.1]                                         

                                 2.1.2. История  невидимых чернил  

История невидимых чернил насчитывает  более 2000 лет.  Они  использовались древними греками и римлянами. .[ и.р.5]                                          

 В I веке нашей эры Филон Александрийский описал способ изготовления «тайных» чернил из сока чернильных орешков. Римский поэт Овидий предлагал использовать для написания текста молоко. Секрет тайнописи Плиния Старшего заключался в использовании сока растений. 

Китайский император Цин Шихуанди (249-206 гг. до нашей эры), использовал для своих тайных писем густой рисовый отвар. Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги. Знаменитая шпионка Мата Хари тоже использовала секретные чернила. Секретные чернила широко применялись в России революционерами-подпольщиками. Революционеры использовали тайнопись для передачи друг другу секретных сведений. Все знают, как В. И. Ленин писал молоком между строк.[ и.р.6]  Сначала  революционеры использовали простые составы «химического письма». Позже появились сложные  составы невидимых чернил.

Во время Второй мировой войны военные использовали различные вещества для скрытой передачи военных донесений, включая сульфат меди, сульфат железа, хлорид натрия. Часто пузырьки с такими веществами прятались в совершенно неожиданных местах – ключах, дверных ручках, выключателях и т.д. В начале Второй мировой войны немцы использовали чернила, сделанные из таблеток от головной боли, средств от лихорадки и слабительных; они были удобны, так как их можно было выдать за обычные лекарства. [ и.р.2]  

Во время войны за независимость, как англичане, так и американцы использовали невидимые чернила. Британцы использовали как органические жидкости, так и химические вещества. В рассказе о Шерлоке Холмсе преступник руководил своей бандой, посылая из тюрьмы приказы, написанные невидимыми чернилами. Для этого он использовал сок сырого картофеля.    [ и.р.4]  

Также я узнал, что, например, химическими чернилами пользовались  немецкие шпионы. В Северной Америке в конце XVIII века симпатические чернила получили широкое распространение. Братья Калперы, один из которых являлся агентом американцев в Лондоне, в своей переписке использовали невидимые чернила. Это стало первым в истории США случаем широкомасштабного применения симпатических чернил. [ и.р.3]   Развитие пластмассовых изделий в 60-х дал агентам новый способ написания сообщений. ЦРУ внедряло химические вещества в продукты общего назначения: кредитные карты, оправы для очков, брелков и даже пластиковой зубочистки.

У спецслужб были хорошо укомплектованные лаборатории в  50-х и 60-х годах.                                                                                                                                          Как только холодная война подошла к концу, прогресс высоких технологий положил началу изготовления современных  невидимых чернил.[ 5]  

                                2.1.3.  Виды невидимых чернил

Изучив информацию из разных источников о невидимых чернилах, я сделал вывод, что для создания невидимых чернил используют неорганические и органические вещества. [ 2]    Исследовав назначение невидимых чернил, я разделил  их на две группы: изначально невидимые, они проявляются (нужен проявитель);  изначально видимые ,они  исчезают (нужен нейтрализатор). Проявляющиеся  симпатические чернила  можно  разделить на такие  виды: химические; фоточувствительные; люминесцентные; термочувствительные; влагочувствительные.  В ходе выполнения  работы я  выяснил, в чем различие этих видов симпатических чернил.     В состав химических чернил входят бесцветные вещества,  способные  вступать в реакцию с другими , образуя  ярко окрашенные вещества.  Фоточувствительные   чернила  способны проявляться под действием света.  Люминесцентные    чернила содержат      бесцветные                                                                      вещества, способные к люминесценции под действием ультрафиолетового излучения.  В состав термочувствительных чернил входят бесцветные вещества, которые переходят в окрашенные соединения при нагревании. Влагочувствительные  чернилами  проявляются водой. [ 4]                                                                                                                  В ходе исследования информации о невидимых чернилах я составил  таблицу 1(в Приложении)                                                                                                                             В ходе теоретических исследований я  узнал, что    невидимые чернила были известны людям ещё в древности, что они широко применялись для тайной переписки, что существует много  видов  невидимых чернил.    2.2.Экспериментальные исследования                                                    Проанализировав литературу, я выяснил, что для приготовления невидимых  чернил есть несколько  способов, которые легко можно применить дома. [ 1, 2]  2.2..1.Технология изготовления невидимых чернил в домашних условиях Этап 1: тестируем инструменты и приспособления для письма.                 Выяснил, что лучшим  инструментом для письма  является ватная палочка. Бумага лучше подходит твёрдая  белая.                                                                                    Этап 2: приготовление невидимых чернил.                                           Приготовление невидимых чернил из  лимона                                                            Нужны: половина лимона, вода, чашка,  ватная палочка , лист бумаги. Выдавим сок из лимона в чашку, добавим немного воды. Сделаем надпись на бумаге, дадим ей высохнуть. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги  утюгом. Лимонный сок приятно пахнет, не заметен при высыхании, но долго сохнет, проявляется  жёлто-коричневым оттенком букв.                                      Приготовление невидимых чернил из рисового отвара,  картофельного сока Для эксперимента  понадобятся: рисовый отвар, картофельный  сок, две  чашки, ватные  палочки, два  листа  бумаги,  раствор йода.  Нанесём рисовый отвар, затем картофельный  сок с помощью ватной палочки на бумагу, подождём высыхания. Чтобы запись проявить, побрызгать листы раствором йода. Буквы становятся синими за счёт крахмала, который находится в рисе и картофельным  соке. Приготовление невидимых чернил из молока                                                    Нужны: молоко, чашка, кисточка, белый лист бумаги. Сделать надпись. Дать молоку высохнуть. От букв не останется ни следа, ни запаха. Затем нагреть бумагу, прогладив горячим утюгом, и на ней проступит написанное, молоко изменит цвет до светло-коричневого.                                                           Приготовление невидимых чернил из соды                                                                  Нужны: сода, вода, чашка, ватная палочка, лист бумаги. Готовим раствор соды – 1 чайная ложка на 2 – 3 чайные ложки воды. Делаем надпись. При нагревании утюгом проступает темно-коричневый текст. Этот текст оказался самым ярким.  

                Этап 3: Тестирование невидимых чернил  

Таким образом, я  доказал, что в домашних условиях   можно получить   термочувствительные невидимые чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ.  Проявлять невидимые лучше с помощью утюга.  Самыми лучшими самодельными невидимыми чернилами можно считать чернила из соды. Они легко готовятся, долго  хранятся, высыхают быстрее. По яркости лучшими являются чернила их крахмалосодержащих веществ, затем-из молока.

                           2.2.2.Химические эксперименты

В лабораторных условиях я  провёл опыты с химическими невидимыми чернилами:   проявление невидимого текста и окрашивание  белого бумажного цветка в ярко-алый цвет.  Использовал невидимые  чернила-фенолфталеин. Проявлял  невидимую  запись гидроокисью натрия. Во время химических опытов нужно проявлять особую осторожность при обращении с веществами.  Очень интересно  быть в роли химика. [ и.р.2; П.5]  

                          2.2.3. Эксперименты с криминалистом

Много нового и интересного об использовании невидимых чернил в криминалистике  я узнал  от криминалиста районного  Отдела внутренних дел Симонова А.С.   Он рассказал, что превращение невидимого в видимое оказывает огромную помощь тем, кто раскрывает преступления На месте преступления всегда остаются следы, только не всегда они сразу заметны. И криминалисты ищут, в первую очередь, отпечатки пальцев, потому что у каждого человека они неповторимы Конечно, у экспертов есть тонкие способы и подходящие вещества, позволяющие обнаружить и совсем слабые отпечатки.    Криминалист   познакомил меня  с литературой, с оборудованием для  работы,  провёл мастер-класс и помог мне провести эксперименты: проявление отпечатков пальцев на бумаге и на оконном стекле.  Я познакомился с веществами для проявления изображений на светлом фоне и на тёмном. [ и.р.2; П.6]  Было очень интересно.    В ходе своей исследовательской работы я  убедился, что эксперимент – это очень увлекательное и интересное занятие. Во время  экспериментальных исследований  я почувствовал себя не только настоящим исследователем, но и настоящим разведчиком на секретном задании.  Результатами своих экспериментов  я поделился с одноклассниками и надеюсь, что это их вдохновит на собственные эксперименты.

                  2.3..Будущее  науки о  невидимых изображениях

 Многие считают, что использование невидимых чернил является устарелой и даже бесполезной  уловкой. Однако мода на них вполне может и вернуться, т.к. в будущем с их помощью можно будет создавать своеобразные знаки, по которым можно распознать подлинность  документа  или  купюры. Они также могут использоваться в устройствах, сочетающих свет и электронику. Например, использование таких веществ в экранах телевизоров и планшетов может привести к получению более насыщенных цветов. Практическое применения знаний о чернилах используется при решении задач технико-криминалистического исследования документов и помогает раскрыть преступления. Важным направлением практического применения чернил являются ловушки в банкоматах. При похищении денег из банкомата или его механическом повреждении ловушка срабатывает мгновенно и выбрасывает чернила, что позволит обнаружить преступника. Использование невидимых чернил включает антиподделывание,  имущественную маркировку, штамповку руки для повторного доступа, маркировки в целях идентификации в производстве и забавных детских игр. [ П.7]                                                                                                                                                                                      Изобретение ручек, фломастеров и других письменных принадлежностей с «исчезающими» чернилами позволит многократно использовать тетради и  другие бумажные носители, что позволит сберечь деревья, расширить возможности химчистки. Сегодня существуют особые чернила, которые проявляются только при освещении ультрафиолетом, что используется при изготовлении бумажных денег. Ещё одна сфера применения таких чернил – разные массовые мероприятия, дискотеки.  Недавно вышел интересный вид книг с исчезающими чернилами. Чернила у такой книги исчезают через два месяца после того, как ее открыли в первый раз. [ и.р.7]  Таким образом, время у читателя ограничено,  и ему нужно                                                                                                                        успеть дочитать книгу. Авторы идеи считают, что в будущем это поможет выжить издательствам, которых все чаще вытесняют электронные книги. Лично мне хочется приобрести такую книгу, и спустя два месяца эту книгу можно будет использовать как записную книгу или блокнот.  Китайские ученые занялись разработкой нового вида чернил, который позволит раз и навсегда поставить точку в бесконечной войне с фальшивомонетчиками.  Ими были разработаны новые чернила, имеющие в своем составе  нано-частицы. .  [ и.р.8]   [ и.р.11]    Исследователи из Колумбийского                                                                                                                        университета занялись развитием концепции и разработали технологию шифрования данных в тексте.    Так можно реализовать водяной знак для печати важных документов. Или включить в текст  секретные пункты для защиты от промышленного шпионажа. [ и.р.9]                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Вариантов много, но главное, принцип невидимых чернил все еще актуален.          Ученые регулярно ведут исследования, направленные на то, чтобы сделать предметы неразличимыми, невидимыми для глаз человека. Эти работы всегда привлекали большой интерес, ведь каждый, наверное, в детстве читал сказки про шапку-невидимку.   С помощью новейшего способа можно сделать невидимыми большие объекты, даже такие, как корабль. Военные ждут новейших разработок в области материалов-невидимок.  [ и.р.10]    Китайцы изобрели плащ, о котором мечтало, наверное, все человечество. Мантия делает невидимым абсолютно любого, кто ее наденет. Сказка стала реальностью    благодаря разработке китайских ученых, которая удивила  весь мир. [ и.р.12,13]                                                                                                           3. Заключение                                                                                                                                                В результате исследовательской  работы я выяснил, что невидимые чернила были известны людям ещё в древности и  ими интересовались во все времена, что они широко применялись для тайной переписки, что существует много рецептов невидимых чернил. Выяснил, что  невидимые чернила – это чернила, записи которыми являются   невидимыми и становятся видимыми только при определённых условиях. Пришёл к выводу, что  в состав современных симпатических чернил могут входить разные  химические вещества. Для их обнаружения применяют различные методы с использованием механических, термических, химических и оптических методов,  Невидимые чернила можно даже заправлять в авторучку, так как они не портятся. И эти чернила проявляются ярче и однороднее других, которые я получил и исследовал.   В результате исследования  я  решил все поставленные передо мной задачи:  узнал, что такое невидимые чернила; изучил   историю возникновения невидимых чернил; узнал о видах невидимых чернил и способах их получения; выяснил, что проще всего в домашних условиях изготовить термочувствительные чернила нейтральной группы; создал «волшебные» симпатические чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ; поработал с невидимыми изображениями в лабораторных условиях, изучил  современные проблемы получения и использования  невидимых чернил.  Таким образом, я  полностью подтвердил  выдвинутую   гипотезу о том,  что проблема невидимости  актуальна  и в наше время, и что изготовить невидимые чернила можно самому. Тем самым добился той цели, которую ставил перед собой в начале исследования:  расширить  знания о науке невидимости; научиться изготавливать невидимые  чернила.                                     Практическая значимость исследования. Исследовательская работа познакомила меня с ранее неизвестной мне наукой о невидимых изображениях- стеганографией, о её возможностях. Разработка собственных способов  получения невидимых чернил натолкнула меня  на мысль о подготовке оригинальных  поздравлений друзьям и близким. Можно вести тайные дневники, тайную переписку с друзьями. Зная технику получения невидимых изображений, могу придумывать интересные игры. В ходе своих экспериментов познакомился с профессиями  криминалиста и химика. Я собираюсь  и дальше делиться своими знаниями о невидимых чернилах с друзьями и одноклассниками.

4. Список использованной литературы и Интернет - источников.                                                                                                          

*1.Алексинский В. Н. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 2005.

*2.Лаврова С.А. Загадки и тайны обычных вещей. – Изд. «Белый город», 2006.

*3Лаврова С.А. Моя первая книга. Занимательная химия . – Изд. «Белый город», 2009.

*4.Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения.                  М.:Химия,2004.                                                                                                                  *5.Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов / Пер. К.Мишиной, А.Зыковой. – М.: Эксмо, 2007.

1.http://ru.wikipedia.org                                           2.http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=93405                   3.http://www.vokrugsveta.ru/quiz/70/

4.http://conan-doyle.narod.ru/different/chim/img/no2_1.gif    Химические приключения Шерлока  Холмса                                                                                                    5. cryptohistory.ru  Невидимые чернила                                                                                    6. info.wikireading.ru›218935 Чернила – из молока, чернильница – из хлеба                  7. colors.life Созданы невидимые чернила, проявляющиеся лишь под...                       8.   techcult.ru Новая технология позволяет спрятать секретную информацию в обычном тексте                                                                                                                                9. https://progress.online/tehnologii/745-himiki-iz-kitaya-sozdali-samye-nevidimye-chernila Химики из Китая создали «самые невидимые» чернила                                10. https://otveklik.com/11832-mozhno-li-sdelat-predmet-nevidimym.html Можно ли сделать предмет невидимым?                                                                                                      11. h-rf.ru Чернила невидимы не только невооруженным взглядом          12.https://www.adme.ru/sitenews/kitajcy-izobreli-plasch-o-kotorom-mechtalo-navernoe-vse-chelovechestvo-1690465/ © AdMe.ru Китайцы изобрели плащ, о котором мечтало, наверное, все человечество 13.https://infoshka.com/publication/5435/youknowthat.ru  Плащ-невидимка