«Физикалық құбылыстарды зерттеуге арналған бейнеконтент пен 3Д голограммаларын жасау»

Голограмма жайлы түсінік

Жарық толқындарының қабаттасуынан объектілердің көлемдік кескіндерін алу тәсілін галография деп атайды. Галография дегеніміз – екі толқынның қосылуынан пайда болады. Соның салдарынан кеңістіктің әр түрлі нүктесінде қорытқы жарық тербелістерінің күшеюінің не бәсеңдеуінің уақыт жөнінен орнықты көрінісі байқалады. Егер жарық - толқындар ағыны болып табылатын болса, онда екі жарықтың қабаттасуын сипаттай аламыз. Екі көзден шыққан толқындардың үзіктері бірінің үстіне бірі келіп түседі. Толқындық процестер табиғатта өте кең таралған. Толқындық қозғалысты тудыратын физикалық себептер түрлеше болады. Егер толқындық құбылыстарды бір – бірімен салыстырып отырса, онда түсінуге қиын деген мәселелердің өзі айқындала түседі. Толқын дегеніміз – уақыт бойынша кеңістікте таралатын тербелістерді айтады. Толқындар пайда болып, сонымен бірге қабаттаса алады.

Сабын көпіршіктерін ұшырып ойнағанда, сонымен қатар керосиннің не майдың су бетінде қалқыған жұқа қабықшасының кемпірқосақ түсті болып құбылғанын байқаған боларсыздар. Осы құбылыстардан толқындардың қабаттасуын көруге болады. [7]

Галография – грек тілінен аударғанда «holos» тұтас, толық және «grapho» жазу, сурет, кескін сөздерінен құралған, сонда «толық кескін» деген мағынаны білдіреді. Толқынның үш параметрмен сипатталатыны белгілі. Үйреншікті фотографияда фотообъектив және фотопленка жәрдемімен жарық толқыны тіркелген. Дененің көлемдік кескінін алу үшін дененің шағылысқан толқынын тіркеу қажет. Бұл үшін интерференция құбылысы пайдаланылады. Физикада галография интерференция және дифракция деген заңдардың негізінде пайда болады. Нәрселердің көлемдік кескінін алу және қайта қалпына келтіруді алғаш 1947жылы ағылшын физигі Денис Гарбор жасаған, осы еңбегі үшін ол Нобель сыйлығын алған. Одан кейін эксперимент нәтижесінде ең жоғарғы дәрежелі жарық көздері – лазерлердің 1960 жылдары ашылуынан кейін совет физигі Ю.К.Денисюк 1962 жылы және американ физигі Э.Лейто мен Ю.Упатнистер 1963 жылы дамытып жетілдірді. Біздің елімізде галографияны дамытуға үлес қосқан совет ғалымы Ю.Н.Денисюк. Галография әдісі лазерді пайдалануға негізделген. Бұл әдісті түсіну үшін оны фотография әдісімен салыстыра қарастырған жөн. Заттарды фотографиялағанда суретке түсірілетін заттан (объектіден) шаңылысқан жарық сәулелері фотопленкаға жазылады. Бұл жазу ақ және қараңғы нүктелер жиынтығы болып саналады. Ал шағылысатын толқындардың фазалары туралы фотопленкада ешқандай хабар жазылмайды. Олай болса, фотография суретке түсірілген дене туралы толық хабар бермейді. Ал галография болса, фотографияның осы кемшілігін жөндеп, іске асырады. [8]

Голограмма негізі мынада: алдымен нәрседен шағылған толқындар мен белгілі жарық көзінен келген толқындардан пайда болған көріністерді суретке түсіреді. Содан кейін пленкада немесе фотопластинкадағы кескіні бойынша жарық нәтижесінде суретке түсірілген нәрсесіз галограмманы алып бақылауға болады. 61]

Лазерден шыққан жарық шоқтары екіге бөлінеді. Бір бөлігі айнаға жетіп, одан шағылады да, фотопластинкаға бағытталады, ал екінші бөлігі белгілі нәрседен шағылып фотопластинкаға барады. Сөйтіп, айнадан әрі нәрседен шағылған екі түрлі жарық шоғы фотопластинкада бір – бірімен беттесіп, қабатасқан толқындық көріністер түзеді. Ең соңында фотопластинканы айқындауыштан өткізгеннен кейін фотопластинкада голограмма көріністері байқалады. Енді фотопластинкадағы голограмма кескінін қайта келтіру үшін фотопластинканы қайтадан бұрынғы орнына қойып, бетіне лазер сәулелерінің шоғымен жарық түсіреміз. Бірақ нәрсеге лазер сәулелерін түсірмей, оны көлеңкелейміз. Сонда голограмманың бұрынғы нәрсенің дәл өзіндей жалған кескін анық көрінетін болады. Сонымен қатар, сол нәрсенің нақты кескінін де көре аламыз. Дәлірек айтқанда, голография шағылысқан толқындарды тіркеп жазып алады. Голограмманың ерекшелігі не десеңіз, онда «бүтін денені» оның барлық құрамынан көруге болады. Мысалы: «теңіз жұлдызы» деген жәндіктің бір бөлігін қайшымен қиып тастасаң, ол жаңадан өсіп шыға береді. Оны айтпағанда, кесілген әр бөліктен жаңа теңіз жұлдызын өсіріп шығаруға болады: яғни оның генетикалық коды оны құрайтын әр бөлшекте сақталынған.

Галография қазір кинода, телевизияда, есте сақтау, есептеу құралдарында қолданыла бастады. Голография ғылым мен техникада кеңінен қолдану тапқан, қолдану мүмкіншілігі зор, жаңа тез дамып келе жатқан ғылыми әдіс. Қазіргі кезде галография әдісі, әсіресе үш өлшемді ортада. Түстілік және панорамдық голографиялы жазу кеңінен дамуда. Белгілі бір уақытта рет – ретімен түсірілген галограманы сол ретпен қараса, онда объектінің қозғалысын көруге болады. Бұл голограммалық кино негізіне алынған. Өнер саласын алсақ, көркем – голограммалық жұмыстың ерекшелігі сол, кез – келен заттың, тіпті адам бейнесінің образын бүге – шүгесіне дейін түп нұсқа үлгісінде жасалған голограмма түрінде көруге болады. Үш өлшемді бейнелер жарық пен оптика үйлесімі арқылы жанданған кезде, кәдімгі жанды дүниенің ішінде жүргендей, не тірі адамды көргендей боласыз. Не нәрсені, де жан – жағынан көре аласыз. Бірақ оны виртуалды болғандықтан қолмен ұстай алмайсыз, төрт бұрышты үй болса, үйдің ішіне кіруге мүмкіндігіңіз жоқ. Стадиондарда өтетін үлкен шоу – концерттерде, түрлі жарыс алаңдарында білмейтін жұрт голограммалық көріністі шын дүние деп есептейді. Қысқасы, бұл бір шындықтың жаңартылған түрі. Галография әдісін есептеу техникасында пайдаланудың келешегі зор. Сол сияқты голографияны қолданудың да мәні зор, мысалы: информациялық мәселелерді жазып,ионы сақтау қазіргі кезде кең орын алып отыр. Өлшемі 32*32мм фотопластинкаға 1024 голограмма жаза аламыз. Яғни бір фотопластинка бетіне 1000 беттік көлемді кітапты сыйдыруға болады. Голографиялық әлемде уақыт пен кеңістік те негізге ие бола алмайды. Онда өткен де, бүгін де, алыс болашақ та, бір мезгілде салтанат құрады. Мысалы: адам миын голограмма десек болады. Жаңа технологиялар жанданған сайын голограмма өмірдің әр саласына ақырындап еніп жатыр. Қыл аяғы қолыңыздағы жаңадан алатын жеке куәлікте де голографиялық фотосурет бар. Бұл жағынан әлемде Жапония алда келеді.

3D голограммасы және оны қолдану

Қазіргі голограмма нақты объектінің үш өлшемді бейнесін үш өлшемді проекциялау болып табылады. 3D голограммасы адам қызметінің әр түрлі салаларын сенімді түрде басқарады. Мұның көптеген мысалдары бар. Олардың бірі ауадағы үлкен көлемді голограммалар. Бұл голографиялық үлгілер 3D пирамидалары. Голографиялық проекторлар көмегімен жасалған әр түрлі деңгейлерде, кеңістіктік голограммаларда, тұсау кесерлерде, конференцияларда, концерттерде, спорттық іс – шараларда, көрмелерде және басқа да іс – шараларда кеңінен қолданылады. Ұялы телефондар мен кейінірек смартфондардың пайда болуымен 21 ғасырдың осы екі иконалық технологиясының жолдары бір күні өтеді деп анықталды. Міне осылай болды. Жаңа идея сандық – фотоаппараттар мен RED компаниясының бейнекамералар өндірісіндегі көшбасшылардың бірі болды. Өткен жылдың шілдесінде ол әлемдегі бірінші смартфонды 5,7 дюймдік голографиялық экранмен – RED Hydrogen One – ді таныстырды. Әдеттегі 2D – суреттерден басқа, ол үш өлшемді мазмұнды арнайы көзілдіріксіз, сондай – ақ виртуалды және кеңейтілген шындық үшін мазмұнды шығарады. Псевдо – голограммалар деп аталатын технологиялар дами бастады, олардың әсерін нақты голограммалармен салыстыруға болады. Мысал ретінде голографиялық пирамидаларды келтіруге болады. Пирамида нақты заттардың жалпақ бейнесін береді, егер оның мөлдір беті жарық оқиғасын үш өлшемді эффект пайда болатындай етіп шағылыстырса. Голографиялық пирамида сіз кез – келген нысанды 3D форматында түсіре аласыз.

Жалпы бізді қызықтыратын өмірде көптеген құбылыстар бар. Сол құбылыстардың ішінен мені қызықтырғаны көптеген киноларда, спорттық іс – шараларда, концерттерде ауадағы кескіндердің пайда болуы. Осы кескіндердің шығарылу жолдарын қарастырып, қызығушылық танытып жүріп, голограмма деген сөзді тауып алдым. Сол голограмма жайлы мәліметтерді интернет желісінен іздеп, жинап, сондықтан зерттеуге осы тақырыпты таңдап алдық.

Зерттеу жұмысының тақырыбы: «Голограмма» немесе «Көлемді суретті алу құрылғысы». Ең қарапайым 3D проекторды қарапайым смартфоннан қолмен жасауға болады. [5]

3D голограмма жасау кез – келген адамның қолынан келеді деуге болады. Өйткені Mr. Whosethebooss атты интернет қолдаушысы 3D голограмманы үйде отырып жасаған. Ол үшін компакт – диск қабы мен кеңсе пышағын қолданған. Проектор рөлін смартфон немесе планшет атқара алады.

П ирамида Телефон

Болашақ голограммасы

2020 жылға дейін жапондық инженерлер МТИ Дэниел Смальли әзірлеген ттехнологиялар негізінде голографиялық теледидардың алғашқы үлгілерін ұсынуға уәде береді. TeleHuman псевдоглографиялық технологиясының көмегімен адамдар голографиялық суреттермен сөйлесе алады.

Microsoft Холопортинг технологиясын дамытуға өз үлесін қосты. Ол желідегі сұхбаттасушының сканерленген суретінің көлемін трансляциялауды және оның үш өлшемді моделін жасауды қамтиды.

Жапониядағы Digital Nature Group лабораториясының мамандары гемограграммаларды жасау үшін фемтосекундтық лазерлерді қолдануды үйренді, олар да жағымсыз салдардан қорықпастан қолмен ұсталуы мүмкін.

Бұл Наноман фемтосекундтарға дейін лазерлік импульстардың ұзақтығын қысқарту арқылы мүмкін болды.

ҚОРЫТЫНДЫ

Бүгінгі заман талабына сай, болашақ ұрпақтары рухани бай, зияткерлік білімді, адамгершілікті етіп, тәрбиелеуде мектептің алатын орны ерекше. Мектеп – білім мен ғылымның қайнар бұлағы.

Көлемді суретті алу құнды дүниелерін зерттеуде оқушы жан – жақты ізденіп, болашақта тәуелсіз елінің парасатты да, білімді азаматы ретінде танылуына, елінің еңбек сүйер ерені боларына жұмыстың ықпалы зор.

Голография жан – жақты қолданыстар тапқан. Біз олардың кейбіреулерін қарастырамыз. Жай фотосуретке қарағанда голограммаға көп информация сияды. Мысалы: фотообъективтен әр түрлі қашықтықта орналасқан үш денені бірден айқын түсіруге болмайды. Егер фотоапаратты біреуіне фокустасақ, басқаларынң кескіндері көмескі болып шығады. Барлық үш дененің айқын кескіндерін алу үшін әр түрлі үш сурет жасау керек. Голографиялық тіркелген кескінді қалпына келтіргенде олардың жалған кескіндері голограммадан әр түрлі қашықтықта орналасады да, әрқайсысы айқын болып шығады. Голография көмегімен көлемдік кескіндерден ешбір айырмашылығы жоқ оптикалық объектінің көлемдік кескіні алынатыны жоғарыда айтылды. Көлемдік кескіндерді алу голографияның көп қолдануларының бірі болып табылады. Жинақталған жан-жақты мәліметтер аясында, теоремалар мен гипотезаларды дәлелдеу мүмкін болды. Сонымен қатар, Бұл құрылғылар көрнекі материал ретінде әр түрлі іс – шараларды ұйымдастыруда, безендіру материалы ретінде биология, физика, химия сабақтарында қолдануға болады. Ноутбуктан көрсете аламын, үлкен телевизордан жасап көруге де болады. Экран үлкен болған сайын голограммадан шыққан сурет үлкейе береді.