Проект "Голография и ее применение в современном мире"

Ученица 10 класса в своем индивидуальном и исследовательском проекте по физике "Голография и ее применение в современном мире" определила значение понятия «голография», разобрала принцип работы голографии, а также описала ее применение в различных сферах нашей жизни.

Содержание исследовательской работы (проекта) о голографии и ее применении в современном мире ученицы 10 класса также отражает результаты проведенных исследований и выводы о том, что голография сегодня все более популярна, благодаря ей мы можем получить более точные и качественные изображения, что помогает нам в различных областях деятельности.

Оглавление

ГЛАВА 1 «Теоретический анализ основных терминов и понятий исследования»
1.1 Характеристика и сущность понятия «голография». История ее возникновения
1.2 Применение голографии в различных сферах нашей жизни
ГЛАВА 2 «Практическое исследование с помощью эмпирических методов: комплексный анализ мнений респондентов»
2.1 Проведение анкетирования
2.2 Анализ анкетирования
Заключение
Список использованных источников
Приложения

Все мы смотрели фантастические фильмы, где у героев была возможность общаться между собой даже на очень далеком расстоянии, при помощи объемной картинки собеседника, без всяких экранов и прочих инструментов. Вспомните проведение совещаний в фильме "Звёздные войны". А что, если я скажу, что подобное возможно в нашей реальной жизни, а не только в фантастических фильмах? Многие мне не поверят, однако, это действительно так.

Речь идет о голограммах - объемных изображениях, которые создаются за счет специальной конструкции, вследствие мы можем видеть объемную картинку. Несмотря на то, что развитие науки и техники в современном мире происходит невероятно быстро, нельзя сказать, что голограммы - это изобретение двадцать первого века, ведь первые голограммы появились еще во второй половине 1940 годов.

Конечно, на сегодняшний день, существует множество различных видов голограмм, многие из которых значительно видоизменились с сороковых годов прошлого века, однако, принцип их создания остался тот же. Голография - невероятно интересна наука, ее перспективность в будущем очень велика, ведь благодаря ей у человека появляется возможность создавать объемные трехмерные изображения, которые могут быть полезны в различных сферах его жизнедеятельности.

Актуальность данной темы трудно переоценить, ведь в постоянно развивающемся современном мире, голография только набирает свои обороты, в будущем, данная наука будет еще более популярна, ведь новые разработки и инновации в голографии будут продолжать появляться, что приведет к еще более широкому использованию этой технологии в будущем. Именно поэтому, данная тема показалась мне крайне интересной для изучения, особенно, в рамках индивидуального проекта в 11 классе.

Целью индивидуального проекта является изучение науки голографии, а также способов ее применения в современном мире.

Объектом индивидуального проекта выступает голография.

Предметом индивидуального проекта выступают способы применения голографии в современном мире.
Информационный проект не предполагает наличие гипотезы.

На основании указанной цели, можно сформулировать следующие задачи индивидуального проекта:

1. В полной мере охарактеризовать понятие «голография»;
2. Понять, каков принцип работы голографии;
3. Выяснить, каково применение голографии в различных областях нашей жизни;
4. Провести анкетирование среди респондентов разных возрастов;
5. Сделать выводы, на основе собранной и проанализированной информации.

Методами исследования являются: сбор теоретических данных по теме индивидуального проекта, которая представлена в интернет-источниках, СМИ, научной литературе, анализ собранной информации, разработка анкеты, проведение анкетирования, анализ результатов анкетирования, наблюдение.

При написании индивидуального проекта, были использованы энциклопедии, учебная литература, научные публикации российских и зарубежных авторов, источники из Интернета, а также материалы средств массовой информации.

Практическая значимость работы обусловлена тем, что информация, представленная в данном индивидуальном проекте, является уникальной, следовательно, она может быть использована педагогами в различных учебных заведениях, в качестве теоретического материала при подготовке к государственным экзаменам в девятом и одиннадцатом классе, при проведении классных часов, а также внеклассных мероприятий, при проведении факультативных занятий и элективных курсов. Также, проект может быть использован обручающимися для расширения кругозора и увеличения своих знаний в рамках предмета индивидуального проекта.

Новизна темы исследования заключается в создании принципиально новой концепции знаний, однако, мы не можем явно утверждать, что по теме нашего индивидуального проекта ранее не проводились никакие исследования, поэтому рассматривать понятие новизны мы решили в рамках нашего учебного заведения, что позволило нам сделать вывод о том, что в нашем учебном заведении ранее не писались работы на данную тему, следовательно, мы можем говорить о новизне данного проекта для преподавателей и обучающихся.

Продуктом индивидуального проекта является информационный буклет по теме работы. Мы выбрали именно этот вид представления информации, поскольку буклеты компактны и информативны. Мы разработали яркий, внешне привлекательный буклет, и планируем распространить его среди учащихся и преподавателей.
 

Прежде чем начинать работу над индивидуальным проектом, необходимо выявить основную терминологию, а также дать ей исчерпывающую характеристику, поэтому, обратившись к различным источникам - интернет-ресурсам, энциклопедиям и научным статьям, мы сформулировали определение понятия «голография», которое и является основным в нашей работе, вот, что у нас вышло:

Голография - это наука, изучающая создание и использование голограмм - трехмерных изображений, получаемых при помощи интерференции световых волн.
Процесс голографии - это способ регистрации информации, с помощью интерференции волн.
Голограмма - это трехмерное изображение, создаваемое с помощью лазеров и оптических элементов, которое может быть видимо без использования специальных очков или устройств.

Первооткрывателем голографии был английский физик - Деннис Габор, он придумал, как с помощью света можно регистрировать больше информации, чем на фотопленке. Всем известно, что свет - это электромагнитная волна, следовательно процесс света - волновой. Габор заметил, что для создания изображения, можно регистрировать не только амплитуду на фотопластинке, но и фазу света, разделяя пучок света на две части, фиксируя их интерференцию. До появления лазеров это было сделать трудно, однако после, именно лазер стал использоваться для записи голограмм.

Лазер излучает узкий пучок света. Этот пучок направляется на специальную фотопластинку, которая покрыта фоточувствительным материалом. Когда лазерный пучок попадает на фотопластинку, он отражается от нее и создает интерференционную решетку. Это означает, что световые волны пересекаются и взаимодействуют друг с другом, создавая сложную трехмерную структуру.

В 1962 году американские физики Эмметт Лейт и Юрис Упатниекс предложили именно такой способ для создания голограммы.
Позднее, ученые совершенствовали процесс создания голограмм, а с середины семидесятых годов начали вестись разработки голографического кинематографа.
На сегодняшний день, развитие голографии также не стоит на месте, с каждым днем создаются новые способы создания голограмм, которые совершенствуются современными учеными.

Поскольку голография - весьма перспективное направление развития науки и техники, смеем предположить, что в будущем, ее применение будет практически повсеместно, ведь для этого имеется огромный потенциал.

На сегодняшний день, голография нашла свое применение в различных сферах нашей жизни (позднее, мы более подробно опишем данный вопрос), а это значит, что ее актуальность не исчезнет и в будущем.

Например, в медицине голография может стать основополагающим методом обучения студентов, особенно, перед проведением сложных операций, ведь на голографическом макете можно подробно изучить весь процесс предстоящего хирургического вмешательства, что значительно упростит работу практикантам и студентам.

В учебных заведениях: школах, колледжах и даже ВУЗах, голография может прийти на смену привычным презентациям, ведь школьникам и студентам будет гораздо интереснее изучать те или иные явления при помощи голографических макетов, особенно, это может быть интересно на уроках химии и физики.

Также, с помощью голографии, можно будет воссоздавать макеты известнейших людей прошлого: музыкантов, поэтов и проводить концерты или выставки, где можно будет услышать живое исполнение той или иной известной личности, с помощью голограммы.

Возможно, в будущем даже появятся гаджеты с голографическими дисплеями, которые мы часто могли видеть в различных фантастических фильмах.
Безусловно, для воплощения всех этих задумок необходимы годы, а также усиленная работа ученых, но кто знает, каким будет наше будущее, и какую роль в нем займут голограммы.

Существует несколько способов создания голограммы, надавайте рассмотрим их более подробно.
Первый способ - это физический метод создания голограмм, в его основе лежат, конечно, физические явления, а именно - дифракция и интерференция. Голограмма создается с помощью лазерного луча, который направляется на объект, затем, зеркало разделяет лазер на две части, которые образуют волны - опорную и объектную. Опорная волна попадает на саму фотопластину, а объектная, в свою очередь, на сам объект, который и отражается на фотопластине, за счет чего и образуется голограмма.

Второй способ - компьютерный метод. Здесь все гораздо проще, ведь для создания цифровой голограммы отсутствует необходимость в реальном объекте. Достаточно просто внести в программу параметры того, что мы хотим отобразить на голограмме, а она сама рассчитает то, как будет выглядеть объект. Цифровые голограммы мы можем встретить в очках виртуальной реальности, то, что мы видим в них - созданная компьютером голограмма, интегрирующая объекты в реальном мире.  

Применение голографии в нашей жизни весьма распространено, мы можем встретиться с голограммами в различных сферах нашей жизни, давайте рассмотрим их более подробно.
Итак, первая сфера, в которой голография нашла свое применение - это медицина. С помощью голографии, создаются трехмерные изображения различных органов и тканей тела человека, что помогает диагностировать всевозможные заболевания, а также помогает эти заболевания лечить. В Сингапуре в 2022 году была впервые проведена операция на сердце, с помощью использования голографии, а именно - очков Hololens 2, в которых было голограмное изображение сердца пациента, созданное на основе снимков компьютерной томографии.

Вторая сфера - это образование. В некоторых учебных заведениях в нашей стране используются голографические изображения, с помощью которых, студенты могут наблюдать за демонстрацией различных процессов.
Третья сфера - это культурная сфера. Голография используется на выставках и в музеях, очень часто мы можем заметить экспонаты, которые созданы при помощи голографии, например, в музеях современного искусства.

Безусловно, голография находит свое применение в сфере науки и техники, ведь с помощью нее ученые могут контролировать процесс изготовления различных деталий, обладающих сложными формами.
Сфера развлечений также не осталась в стороне, голография нашла свое применение и в ней. Например, некоторые артисты использует для своих выступлений на сцене - трехмерные изображения различных персонажей, которые приводят публику в восторг.

Таким образом, мы можем заметить, что областей применения голографии существует достаточно много, вероятно, в будущем, их будет становиться еще больше, ведь развитие голографии не стоит на месте!
Голография вызывает радость и восторг у всех, кто видит трехмерные голограммы вживую, точно также, голография способна облегчить жизни человека в различных сложных сферах его деятельности!

Сбор теоретический информации позволил нам изучить голографию, а также историю ее возникновения, понять, каковы перспективы развития голографиии в будущем, а также выяснить, в каких сферах голография находит свое применение уже сегодня!
 

После того, как нами была написана теоретическая часть работы, мы сделали вывод, что этих данных не достаточно для того, чтобы быть уверенными в полноте проводимого исследования, именно поэтому мы решили продолжить изучать тему с помощью эмпирических методов.

Существует несколько видов эмпирических методов, например: наблюдение, эксперимент, анкетирования, интервью и др. Мы решили остановиться на проведении социологического анкетирования, поскольку данный метод является самым доступным и распространённым для анализа конкретной информации.

Анкетирование позволяет получить данные, которые могут быть не представлены в документационных источниках, также анкетирование позволяет нам охватить большое количество людей, которые могут находиться в разных местах и иметь различные социальные и экономические характеристики.

Данный метод эмпирического исследования относится психологическому вербально-коммуникативному методу, подразумевающему под собой сбор данных при помощи оформленного особым образом, списка вопросов, который мы и можем назвать анкетой.

Именно благодаря анкетированию мы можем получить приближенный к максимальному, уровень массовости исследования с относительно низкими затратами. При этом, данный метод не требует особых знаний и умений у респондентов, ведь чем больше людей с различными мнениями и взглядами на жизнь примут участие в исследовании, тем разнообразнее и интереснее получатся результаты6 на основе которых можно сделать всевозможные выводы, иногда противоречащие общепринятым. Сами исследователи должны обладать навыками грамотного составления анкеты, простой и понятной для всех категорий граждан.

Углубляясь в историю, можем сказать, что первооткрывателем анкетирования является Френсис Гальтон, английский исследователь.
Таким образом, мы выделили ряд преимуществ анкетирования:

• Максимальные результаты при минимальных затратах;
• Широкий охват аудитории;
• Возможность проведения анкетирования в интернете, что дает возможность охватить респондентов из разных уголков страны;
• Отсутствие надобности в обучении респондентов, перед проведением анкетирования;
• Минимальные требования к респонденту.

Из недостатков мы выделили лишь то, что респонденты могут соврать, что может привести к недостоверным результатам, и, как следствие, не правильной их трактовке.
Для нашего индивидуального проекта мы приняли решение о проведении анонимного социологического анкетирования с помощью интернета. Разработав анкету, представленную в приложении 1, мы разместили ее в социальной сети Вконтакте, дав огласку не только ученикам нашей школы, но и различных людей, живущих в нашей стране, что позволило обеспечить разнообразие получаемых ответов.

Каждый желающий мог не только принять участие в анкетировании, но и ознакомиться с ранее полученными нами теоретическими материалами, так, у респондентов была возможность иметь четкое представление о многих аспектах изучаемой нами темы.

В целом, анкета состояла из 5 вопросов (Приложение 1), которые непосредственно были сформулированы на основе теоретической части работы. Мы не хотели разглашать основную цель, которую мы преследовали при проведении социологического анкетирования, поэтому вопросы были сформулированы так, чтобы респонденты об этом не подозревали, поэтому ответы получились достаточно достоверные.
Мы также попросили респондентов быть предельно честными, поскольку результаты анкетирования необходимы лишь для написания нашего проекта и не будут использованы нами где-то еще.

Доступ к анкете был открыт две недели, это было сделано для того, чтобы в нем успели принять участие как можно больше людей, удобство анкеты в интернете заключается в том, что респонденты могут отвечать на вопросы со всевозможных гаджетов, имеющих доступ в интернет.
Один человек мог проголосовать только один раз, поэтому, по прошествию двух недель, мы выявили, что в анкетировании приняли участие 186 человек, различного возраста, а также разных полов.

Анализируя результаты ответов на вопросы анкеты, мы можем выявить степень заинтересованности в данной теме, указывающую на актуальность работы, а также иные, важные для нас выводы, касаемо других аспектов исследования.
 

Обратим ваше внимание на то, что результаты анкетирования в очередной раз подчеркивают актуальность темы индивидуального проекта.

В результате проведения анкетирования, мы можем отметить следующее:
Мы решили задать первый вопрос анкеты, для того, чтобы убедиться, насколько респонденты осведомлены о голографии, имеют ли они представление о ней вообще, по результатам, мы сможем оценить актуальность голографии в современном мире.

1. Знаете ли вы о том, что такое голография?
По результатам ответов на первый вопрос анкеты, можно сделать вывод о том, что, чуть больше половины опрошенных знают о том, что такое голография, что не удивительно, ведь данный термин довольно популярен в современном обществе.
Чтобы выяснить, сталкивались ли респонденты с голографией в своей реальной жизни, нами был задан второй вопрос анкеты.

2. Видели ли вы трехмерные изображения голограмм в реальности?
По результатам ответов на второй вопрос анкеты, мы можем понять, что с голографией в своей реальной жизни, сталкивались практически все опрошенные - 87% респондентов видели голограммы в реальной жизни.
Чтобы понять, насколько данная тема интересна для изучения респондентам, мы задали третий вопрос анкеты.

3. Хотели бы вы узнать больше о голографии?
Результаты ответов на третий вопрос анкеты, говорят нам о том, что 98% людей, принявших участие в нашем опросе, хотели бы узнать больше о голографии, а значит, тема нашей работы действительно обладает актуальностью!

Важно заметить, что эти данные способны охарактеризовать только определенную область респондентов - тех, кто принял участие в нашем анкетировании. Смеем сделать предположение, что при проведении точно такого же анкетирования, среди иных слоев населения, результаты могут оказаться совсем другими. Однако, данные, полученные в ходе нашего исследования мы считаем достоверными, поэтому делаем выводу, основываясь на них. 

Мы решили создать голограмму в домашних условиях, для этого, нами было принято решение о проведении опыта.
Как известно, для создания голограммы необходимо специальное оборудование, которое вряд ли найдется дома у обычного школьника, однако, изучив информацию в глобальной сети "интернет", мы выяснили, что создать голограмму в домашних условиях все таки возможно!

Итак, для этого нам понадобится:

1. Тонкий пластик, достаточно прозрачный;
2. Ножницы;
3. Смартфон с изображением.

Первым делом мы берем наш пластик, а затем ножницами вырезаем из него четырехугольную усеченную пирамидку, высотой 3,5 сантиметра, с нижним основанием 6 сантиметров и верхним основанием 1 сантиметр. Приготовив четыре пластинки, мы склеили их и у нас получилась пирамидка.

Затем, вы выбрали видео, с помощью которого мы сможем воссоздать голограмму, выбирали видео с помощью видеохостинга YouTube. Затем, взяли смартфон, поставили на него нашу пирамидку и у нас получилось создать голограмму в домашних условиях! (см. Приложение 2)
Таким образом, мы на своем собственном опыте убедились, что создать голограмму в домашних условиях возможно!

В ходе индивидуального исследовательского проекта по физике "Голография и ее применение в современном мире" учащаяся 10 класса пришла к выводу о том, что голография - это уникальная технология, которая нашла свое применение в различных областях деятельности. Она позволяет создавать трехмерные изображения и модели, которые могут быть использованы для различных целей, от научных исследований до защиты продукции от подделок.

В настоящее время голография становится все более популярной и ее применение только расширяется. Благодаря ее возможностям, мы можем получить более точные и качественные изображения, что помогает нам в различных областях деятельности.

Задачи проекта были выполнены в полной мере, всвязи с этим, была достигнута цель работы. По этим причинам мы можем заявлять об успешности написания индивидуального проекта.
Мы считаем, что тема проекта действительно является актуальной и интересной. В процессе работы над проектом, мы научились ставить конкретные цели, формулировать задачи и идти к ним.

Также мы получили навыки сбора и анализа различной информации, навыки проведения анкетирования среди респондентов различных возрастов, помимо этого, мы научились анализировать полученные данные, делать соответсвующие выводы. Проектная деятельность дала нам возможность работать индивидуально и по максимуму использовать все свои ресурсы и возможности. Мы уверены, что навыки проектной деятельности еще ни раз пригодятся в будущем

Как мы уже отметили ранее, изучать данную тему было крайне познавательно, именно поэтому, наше исследование не ограничится написанием индивидуального проекта, а продолжится дальше, так, мы сможем еще сильнее углубить наши знания.

1. Б. Б. Левин, В. Г. Копылов. Голография: теория и практика. М.: Физматлит, 2010.
2. И. Ю. Кузнецова, А. В. Лаптев. Голографические методы в оптической информатике. М.: Наука, 2006.
3. Д. Гудман. Введение в голографию. М.: Мир, 1978.
4. А. Я. Шкурко, В. М. Ковальчук. Голография и ее применение в науке и технике. М.: Наука, 1989.
5. А. И. Гриненко, В. А. Сергиенко, В. И. Старовойтова. Голография и ее применение в медицине и биологии. М.: Медицина, 1990.
6. А. А. Кузнецов, А. В. Степанов, А. П. Турчинович. Голографические методы в метрологии и контроле качества изделий. М.: Машиностроение, 1985.
7. В. И. Коробейников, В. А. Коряковцев, В. П. Линник, А. П. Турчинович. Голографические методы в дефектоскопии и неразрушающем контроле. М.: Наука, 1990.
8. Л. М. Бабичев, А. М. Владимиров, С. А. Дмитриев. Голографические методы в оптической коммуникации и информатике. М.: Наука, 1989.
9. М. В. Волков, А. И. Кравченко, А. Н. Петров. Голографические методы в измерительной технике и автоматизации производства. М.: Машиностроение, 1991.
10. Н. А. Коротков, В. И. Коробейников, В. А. Коряковцев. Голографические методы в оптической памяти и хранении информации. М.: Наука, 1991.

Приложение 1 «Вопросы анкеты»
Уважаемый респондент! Просим тебя ответить на ряд вопросов, представленных ниже, твои ответы помогут нам в написании индивидуального проекта, над которым мы сейчас работаем. Твое мнение крайне важно для нашего исследования.
Мы гарантируем, что данные, полученные в ходе анкетирования, не станут доступны третьим лицам и будут использованы только в качестве материалов для написания проекта!

Возраст _______ Пол: М __Ж__

1. Знаете ли вы о том, что такое голография?

• Да
• Нет
• Не уверен(а)

2. Видели ли вы трехмерные изображения голограмм в реальности?

• Да
• Нет
• Не уверен(а)

3. Хотели бы вы узнать больше о голографии?

• Да
• Нет
• Не уверен(а)

 
Приложение 2

Рис. 1