Проект по физике "Голограмма"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

"Основная общеобразовательная школа № 2"

п. Ханымей Пуровского района

Голограмма

Выполнена обучающимся 9 класса

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

"Основная общеобразовательная школа № 2"

п. Ханымей Пуровского района

Айтпаевым Айбеком Анарбековичем

Научный руководитель – учитель физики

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

"Основная общеобразовательная школа № 2"

п. Ханымей Пуровского района

Горбушин Дмитрий Львович

п. Ханымей

2019 г.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………3

Глава 1. Введение в голографию…………………………………………………………….4

Глава 2. Создание голограммы………………………………………………………………6

Заключение……………………………………………………………………………………7

Список использованной литературы………………………………………………………..8

Введение

Гипотеза: Создать голограмму можно с помощью пластиковой прозрачной пластины и источника света с изображением.

Цель исследования: Выяснить, что такое голограммы и понять, как они работают, показать 3 D изображение

Задачи исследования: 

1. Сделать трапецию;
2. Создать 3D анимацию

Этапы исследования:

1) Изучить литературу о науке голографии, об истории создания голограмм.

2) Виды голограмм, их применение.

3) Изучить физические основы голограммы.

4) Найти способ создания 3D голограмм.

Объект исследования – голограмма

Предмет исследования – изображения, полученные с помощью фотографической записи

Методы исследования - изучение и анализ литературы, работа с интернет ресурсами, конструирование, апробирование, анализ и синтез.

Глава 1. Введение в голографию

История голограммы

Первая голограмма была получена в 1947 году Деннисом Габором в ходе экспериментов по повышению разрешающей способности электронного микроскопа. Он же придумал само слово «голография», которым хотел подчеркнуть полную запись оптических свойств объекта. К сожалению, его голограммы отличались низким качеством, поскольку в качестве когерентного источника света Д. Габор использовал единственно доступные ему газоразрядные лампы с очень узкими линиями в спектре испускания. Но это ни коим образом не умаляет значения его работы, за которую автор получил Нобелевскую премию по физике в 1971 году. 

После революционного изобретения в 1960 году рубиново-красного (длина волны 694 нм) и гелий-неонового (длина волны 633 нм) лазеров, голография начала интенсивно развиваться. Уже через пару лет известный российский учёный Юрий Денисюк разработал метод записи отражающих 2-D голограмм на прозрачных фотопластинках, позволяющих записывать голограммы самого высокого качества. Таким образом, голография была изобретена русским физиком Ю. Денисюком в 1968 году. Она является одной из интереснейших областей использования излучения лазеров. 

В настоящее время голография продолжает активно развиваться, и с каждым годом в этой области появляются новые интересные решения. Нет сомнения, что в будущем голографии предстоит занять в жизни людей еще более значительное место.

Физические основы голограммы

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». Простейший пример: когда по улице прогуливается толпа людей, она идёт некогерентно, а когда марширует рота солдат, то она идёт когерентно. Обычныеисточники света не обладают достаточной степенью когерентности для использования в голографии. Поэтому решающее значение для ее развития имело изобретение в 1960 г. лазера - удивительного источника излучения, обладающего необходимой степенью когерентности и могущего излучать строго одну длину волны. 

Исследователи установили, что при облучении светом лазера какого-либо предмета возникает отраженный от него фронт световых волн. Он несет гораздо больше информации о форме предмета, чем обычный световой луч. Вот почему с помощью голограммы можно передать не только форму, но и объем предмета.

Если поставить на пути луча фотопластинку, то на ней получится изображение, состоящее из темных и светлых участков. При освещении проявленной пластинки лучом лазера перед глазами возникает объемное изображение запечатленного предмета.

Но голографическое изображение не только объемно, оно даже позволяет наблюдать предмет с разных сторон. Используя несколько лазеров с излучением разного цвета, можно получить и цветную голограмму.

Однако для рассматривания голограммы необходимо, чтобы наблюдатель находился на небольшом расстоянии от пластинки. Только в этом случае он увидит объемное изображение предмета.

С помощью голографии можно не только запечатлевать предметы, но и записывать огромные объемы информации. Вот почему в настоящее время голография широко применяется в самых различных областях культуры и науки.

Голограммы вокруг нас и их виды

Голографические изображения (голограммы) все шире входят в нашу жизнь. Обычным явлением они стали в выставочных залах, где демонстрируются голографические двойники скульптур, археологических находок, драгоценностей...

Существует несколько видов голограмм, различающихся по областям использования, однако, определяющими являются два: декоративные и защитные.

Основное    назначение   декоративных голограмм — привлечь покупателя. По оценкам экспертов, для того, чтобы покупатель в магазине принял решение о покупке, необходимо, чтобы его взгляд задержался на товаре минимум две секунды. Именно голограмма способна привлечь внимание к товару, выделить его среди множества, заинтриговать переливающимся рисунком, иллюзией объема и глубины. Широк простор для фантазии специалистов по рекламе, маркетингу и рекламе, дизайнеров и художников.

Однако наибольшее распространение на рынке приобрели именно защитные голограммы. Citizen, Intel, Microsoft, Casio, Orient, Samsung, Hyundai, Bayer и другие компании используют голографические метки для защиты своей высококачественной продукции. Диапазон использования голографических меток чрезвычайно широк. Достаточно заглянуть под капот автомобилей последних моделей производства южнокорейских фирм, и мы обнаружим буквально на каждой детали голографическую эмблему фирмы-производителя.

Что такое голограмма?

Голограмма является записью интерференционной картины, поэтому важно, чтобы длины волн (частоты) объектного и опорного лучей с максимальной точностью совпадали друг с другом, и разность их фаз не менялась в течение всего времени записи (иначе на пластинке не запишется чёткой картины интерференции). Поэтому источники света должны испускать электромагнитное излучение с очень стабильной длиной волны в достаточном для записи временном диапазоне.

Исследование голограммы.

 В 1967 году рубиновым лазером был записан первый голографический портрет. В результате длительной работы в 1968 году Юрий Николаевич Денисюк получил высококачественные (до этого времени отсутствие необходимых фотоматериалов мешало получению высокого качества) голограммы, которые восстанавливали изображение, отражая белый свет. Для этого им была разработана своя собственная схема записи голограмм. Эта схема называется схемой Денисюка, а полученные с её помощью голограммы называются голограммами Денисюка.

Глава 2. Создание голограммы

После изучения литературы о чудесах оптики нами была разработана инструкция по созданию голограммы.

С помощью планшета и нехитрой пирамидки я смог посмотреть видео с голограммой! Можно наслаждаться оптической иллюзией, движущимся 3D-изображением.

1. Итак, нам потребуется:

• лист пластика;
• острый нож;
• немного скотча;
• линейка;
• бумага. 

2. Вырезать трафарет из бумаги для изготовления пирамиды: равнобедренный треугольник со стороной бедра 10 сантиметров. 
3. С помощью трафарета разметить и вырезать из пластика четыре детали будущей пирамиды. 
4. Склеить стороны деталей скотчем. 
5. Изготовить подставку. 
6. Смонтировать видеоролик.
7. Запустить 3D видео. 

В итоге мы получили нереальную картинку, очень красиво.

Видео, отражаясь в гранях призмы, создаёт полную иллюзию движущегося 3D-изображения.

Конечно, это не настоящее 3D. Настоящая голограмма воссоздаёт 3D-объект, и сделать её не так-то просто, как минимум потребуются лазерные лучи. То, что видим мы, — просто оптическая иллюзия, созданная на основе 2D-видео.

Я попробовал создать себя вот что вышло.

Заключение

Таким образом, изучив литературу и источники информации по теме «Голограмма – чудо современной техники» можно сделать следующие выводы:

1. Голограмма – это объемное изображение, создаваемое с помощью лазера, воспроизводящего изображение трехмерного объекта.
2. Голография была изобретена русским физиком Ю. Денисюком в 1968 году. Она является одной из интереснейших областей использования излучения лазеров.
3. Чудо оптики, голография, основано на физических явлениях – дифракции и интерференции световых волн.
4. Голограмму можно создать с помощью линз и источника света даже в домашних условиях.

Основной проблемой стал подбор размеров усеченной пирамиды, так чтобы изображение было в середине пирамиды. Так же полученный результат определил, что сконструированная модель является не конечной стадией и можно продолжать дальнейшее ее совершенствование. Если использовать больший размер экрана, то и изображение голограммы будет больше. При работе выявили главное условие, при котором можно получить четкое изображение - это полная темнота. В дальнейшем мы хотим продолжить работу с голограммами и создать презентацию на подобную тему, которая позволит усваивать материал школьного курса нагляднее.

Список использованной литературы

1. Свободная Интернет - энциклопедия Википедия //ru.wikipedia.org.
2. Фролов В.С. 'Волшебное зеркало (Современные методы и средства голографии)' −Москва: Знание, 1979 - с.144 https://yandex.ru/search/?text=%D0%A4%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%20%D0%92.%D0%A1.%20%27%D0%92%D0%BE%D0%BB%D1%88%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%BE%20(%D0%A1%D0%BE%D0%B2%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D1%8B%20%D0%B8%20%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%B8)%27%20%E2%88%92%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B2%D0%B0%3A%20%D0%97%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%2C%201979%20-%20%D1%81.144%20&lr=197&clid=2224022
3. https://www.nkj.ru/archive/articles/12669/
4.  http://pandia.ru/text/78/443/94641.php
5.  https://www.1tv.ru/news/2015-09-25/10481-vse_bolshuyu_populyarnost_v_mire_nabiraet_tehnologiya_kontserta_artista_gologrammy
6.  http://progress.online/tehnologii/180-nauka-o-prizrakah-chto-takoe-go