Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 67
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
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 (это подобно тому, как две системы волн на воде при пересечении образуют чередующиеся максимумы и минимумы амплитуды волн). 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.
Если волны встречаются в фазе, то они складываются друг с другом и дают результирующую волну с амплитудой, равной сумме их амплитуд. Если же они встречаются в противофазе, то будут гасить одна другую. Между двумя этими крайними положениями наблюдаются различные ситуации сложения волн. Результирующая сложения двух когерентных волн будет всегда стоячей волной. То есть интерференционная картина будет устойчива во времени. Это явление лежит в основе получения и восстановления голограмм.
Обычные источники света не обладают достаточной степенью когерентности для использования в голографии. Поэтому решающее значение для ее развития имело изобретение в 1960 г. оптическогоквантовогогенератораили лазера- удивительного источника излучения,
обладающего необходимой степенью когерентности и могущего излучать строго одну длину волны.
В результате своего развития голография позволила
создавать качественные трехмерные изображения. Появилась новая область изобразительного искусства – художественная голография. Сальвадор Дали был первым художником, который использовал голограммы, создавая иллюзии объема. Так эффект рельефности передавала его работа как
«Пейзаж с мухами» (рис. 5). А с 1970 года он берется работать над стереоскопическими картинами.
Рис. 5. Сальвадор Дали «Пейзаж с мухами»
Тем самым можно сказать, что художественная голография находится еще в начале своего пути. Все ее возможности еще до конца не раскрыты. Уже сейчас голограммы применяются в архитектуре (рис. 6). Это позволяет спроецировать здание и рассмотреть всю его конструкцию и недочеты.
Риc. 6. Голограмма жилого комплекса
На сегодня голография также нашла практическое применение в музейном деле. Например, существует музей оптики в Нью-Йорке, где различные экспонаты представлены в виде голограмм. Так можно будет обеспечить нахождение экспоната на различных выставках одновременно, не тратя время на его транспортировку, и сохраняя оригинал в хорошем состоянии на более длительное время.
Рис. 7 . Экспонаты музея оптики
С начала 21 столетия активно голограммы используются в целях безопасности, как для сохранения денежных средств, так и здоровья. Так, например, появились купюры с нанесенными на
них трехмерными голограммами, которые фальшивомонетчики подделать уже не смогут (рис. 8, 9). А на трассах, где самые оживленные потоки транспорта, появляются
воздушные голограммы с дорожными знаками, которые хорошо видны на большом расстоянии и в любое время суток, при этом абсолютно не мешая автомобилистам.
Рис. 8. Купюра с нанесенной голограммой
Рис. 9. Пластиковые карты с голограммой
Компания «IBM» в конце каждого года предсказывает технологии, которые по их мнению будут разработаны в ближайшее пятилетие. По их мнению, пользователям мобильной связи станут доступны трехмерные голографические звонки (рис. 10 ).
Рис. 10. Трехмерный голографический звонок.
Телемедицина – это еще одно из самых перспективных направлений развития голографии. Данная технология позволит хирургам наблюдать за операцией в трехмерном пространстве в реальном времени. Вся система будет контролироваться компьютером и полностью автоматизирована. Частично это технология уже реализована, но ее ждет еще много доработок и корректировок, поскольку речь идет о жизни и здоровье человека.
На основе теоретических знаний о голограмме попробуем создать её в домашних условиях. Для этого понадобиться дифракционная поверхность, которой может стать дисплей телефона, планшета или компьютера, усеченная пирамида, изготовленная из прозрачного материала (именно пирамида,
потому что мы хотим получить голограмму, просматриваемую с четырех сторон) и с четырьмя дублирующими друг друга изображениями самого предмета. Если соединить всю это конструкцию и убрать освещение, то внутри пирамиды появиться парящие в воздухе изображения (Приложение 2). Так же можно вместо статичного изображения использовать анимационное. Схема пирамиды и готовая рабочая пирамида представлены на (рис.15 и рис.16).
Рис. 15. Схема пирамиды
Рис. 16. Рабочая пирамида.
Для второй голограммы не обходима так же прозрачная поверхность и циркуль - микрометр. С помощью циркуля нужно процарапать окружности. С начала на пластинке отмечаются равностоящие точки, расставленные по квадрату, потом проводятся окружности одинакового диаметра с центром в каждой точке, наконец, проводятся семейство концентрических окружностей, радиус которых изменяется с постоянным шагом (рис. 17).
Рис. 17. Пластина с нацарапанной голограммой.
Посмотрев, через готовую пластинку в направление света, можно увидеть узор из сверкающих точек, расположенных в виде куба. Если при этом поворачивать пластинку, то куб приходит в движение, как будто он
является трехмерным. Именно такую голограмму называют процарапанной.
Такое изображение получается, потому что гладкая царапина подобна зеркалу или линзе. Направив перпендикулярный пучок света на царапину, все лучи после отражения или преломления будут лежать в одной плоскости. Когда
мы смотрим на пластину в направления света, на каждой процарапанной окружности блестят две точки, они лежат на прямой, соединяющий центр окружности и проекцию света на плоскость пластинке.
Еще одним этапом создания голограммы является нанесение на плоскость проецируемого объекта. Им может быть обычный статичный рисунок, созданный с помощью простых программ таких как Paint, PowerPoint, Photoshop. Голограммой может также стать анимация или видеофрагмент, для создания которых потребуется большее время и больше умений. Если анимация имеется уже в готовом виде, то можно воспользоваться программой PowerPoint. Если же есть необходимость создания анимированного рисунка с нуля, то здесь помогут специальные конструкторы, к которым есть свободный доступ в Интернете.
На сегодня голографии не является чем - то придуманным и невероятным. Она - одно из самых перспективных направлений развития науки на сегодняшний день. С помощью голографии можно, даже в домашних условиях, получить такие объемные изображения, которые создают полную иллюзию реальности наблюдаемых предметов – зрительное ощущение объемности, цвета (включая все оттенки цветов) и ракурса.
Голографические изображения постоянно совершенствуются. Так в ближайшем будущим мы сможем посещать выставки, где будут представлены экспонаты со всего мира, говорить по телефону и при этом видеть объемное изображение нашего собеседника
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 (это подобно тому, как две системы волн на воде при пересечении образуют чередующиеся максимумы и минимумы амплитуды волн). 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.
Если волны встречаются в фазе, то они складываются друг с другом и дают результирующую волну с амплитудой, равной сумме их амплитуд. Если же они встречаются в противофазе, то будут гасить одна другую. Между двумя этими крайними положениями наблюдаются различные ситуации сложения волн. Результирующая сложения двух когерентных волн будет всегда стоячей волной. То есть интерференционная картина будет устойчива во времени. Это явление лежит в основе получения и восстановления голограмм.
Обычные источники света не обладают достаточной степенью когерентности для использования в голографии. Поэтому решающее значение для ее развития имело изобретение в 1960 г. оптическогоквантовогогенератораили лазера- удивительного источника излучения,
обладающего необходимой степенью когерентности и могущего излучать строго одну длину волны.
-
Возможности и перспективы голографии
В результате своего развития голография позволила
создавать качественные трехмерные изображения. Появилась новая область изобразительного искусства – художественная голография. Сальвадор Дали был первым художником, который использовал голограммы, создавая иллюзии объема. Так эффект рельефности передавала его работа как
«Пейзаж с мухами» (рис. 5). А с 1970 года он берется работать над стереоскопическими картинами.
Рис. 5. Сальвадор Дали «Пейзаж с мухами»
Тем самым можно сказать, что художественная голография находится еще в начале своего пути. Все ее возможности еще до конца не раскрыты. Уже сейчас голограммы применяются в архитектуре (рис. 6). Это позволяет спроецировать здание и рассмотреть всю его конструкцию и недочеты.
Риc. 6. Голограмма жилого комплекса
На сегодня голография также нашла практическое применение в музейном деле. Например, существует музей оптики в Нью-Йорке, где различные экспонаты представлены в виде голограмм. Так можно будет обеспечить нахождение экспоната на различных выставках одновременно, не тратя время на его транспортировку, и сохраняя оригинал в хорошем состоянии на более длительное время.
Рис. 7 . Экспонаты музея оптики
С начала 21 столетия активно голограммы используются в целях безопасности, как для сохранения денежных средств, так и здоровья. Так, например, появились купюры с нанесенными на
них трехмерными голограммами, которые фальшивомонетчики подделать уже не смогут (рис. 8, 9). А на трассах, где самые оживленные потоки транспорта, появляются
воздушные голограммы с дорожными знаками, которые хорошо видны на большом расстоянии и в любое время суток, при этом абсолютно не мешая автомобилистам.
Рис. 8. Купюра с нанесенной голограммой
Рис. 9. Пластиковые карты с голограммой
Компания «IBM» в конце каждого года предсказывает технологии, которые по их мнению будут разработаны в ближайшее пятилетие. По их мнению, пользователям мобильной связи станут доступны трехмерные голографические звонки (рис. 10 ).
Рис. 10. Трехмерный голографический звонок.
Телемедицина – это еще одно из самых перспективных направлений развития голографии. Данная технология позволит хирургам наблюдать за операцией в трехмерном пространстве в реальном времени. Вся система будет контролироваться компьютером и полностью автоматизирована. Частично это технология уже реализована, но ее ждет еще много доработок и корректировок, поскольку речь идет о жизни и здоровье человека.
-
Практическая часть
2.1 Создание голограммы в домашних условиях
На основе теоретических знаний о голограмме попробуем создать её в домашних условиях. Для этого понадобиться дифракционная поверхность, которой может стать дисплей телефона, планшета или компьютера, усеченная пирамида, изготовленная из прозрачного материала (именно пирамида,
потому что мы хотим получить голограмму, просматриваемую с четырех сторон) и с четырьмя дублирующими друг друга изображениями самого предмета. Если соединить всю это конструкцию и убрать освещение, то внутри пирамиды появиться парящие в воздухе изображения (Приложение 2). Так же можно вместо статичного изображения использовать анимационное. Схема пирамиды и готовая рабочая пирамида представлены на (рис.15 и рис.16).
Рис. 15. Схема пирамиды
Рис. 16. Рабочая пирамида.
Для второй голограммы не обходима так же прозрачная поверхность и циркуль - микрометр. С помощью циркуля нужно процарапать окружности. С начала на пластинке отмечаются равностоящие точки, расставленные по квадрату, потом проводятся окружности одинакового диаметра с центром в каждой точке, наконец, проводятся семейство концентрических окружностей, радиус которых изменяется с постоянным шагом (рис. 17).
Рис. 17. Пластина с нацарапанной голограммой.
Посмотрев, через готовую пластинку в направление света, можно увидеть узор из сверкающих точек, расположенных в виде куба. Если при этом поворачивать пластинку, то куб приходит в движение, как будто он
является трехмерным. Именно такую голограмму называют процарапанной.
Такое изображение получается, потому что гладкая царапина подобна зеркалу или линзе. Направив перпендикулярный пучок света на царапину, все лучи после отражения или преломления будут лежать в одной плоскости. Когда
мы смотрим на пластину в направления света, на каждой процарапанной окружности блестят две точки, они лежат на прямой, соединяющий центр окружности и проекцию света на плоскость пластинке.
Еще одним этапом создания голограммы является нанесение на плоскость проецируемого объекта. Им может быть обычный статичный рисунок, созданный с помощью простых программ таких как Paint, PowerPoint, Photoshop. Голограммой может также стать анимация или видеофрагмент, для создания которых потребуется большее время и больше умений. Если анимация имеется уже в готовом виде, то можно воспользоваться программой PowerPoint. Если же есть необходимость создания анимированного рисунка с нуля, то здесь помогут специальные конструкторы, к которым есть свободный доступ в Интернете.
Вывод
На сегодня голографии не является чем - то придуманным и невероятным. Она - одно из самых перспективных направлений развития науки на сегодняшний день. С помощью голографии можно, даже в домашних условиях, получить такие объемные изображения, которые создают полную иллюзию реальности наблюдаемых предметов – зрительное ощущение объемности, цвета (включая все оттенки цветов) и ракурса.
Голографические изображения постоянно совершенствуются. Так в ближайшем будущим мы сможем посещать выставки, где будут представлены экспонаты со всего мира, говорить по телефону и при этом видеть объемное изображение нашего собеседника