Урок 17. Стереоизображение и голография
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 17. Стереоизображение и голография

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Что является основой восприятия объёмного изображения?
Как искусственно воссоздать стереоэффект?
Что такое голография?

Глоссарий по теме:

Стереоэффект – эффект, связанный с объёмным восприятием изображения.

Голография – метод получения объёмного изображения на основе интерференции волн.

Голограмма – носитель объёмного изображения (голографическая пластинка).

Бинокулярное зрение – зрение двумя глазами, обеспечивающее объёмность изображения.

Стереоизображение – картина или видеоряд, использующий два отдельных изображения, позволяющих достичь стереоэффекта.

Анализатор – поляризационный фильтр, пропускающий свет только с определенной плоскостью поляризации.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Естествознание. 11 класс: Учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017. – §40, С. 94-97.

Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый уровень; профильный уровень/А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.М. Салецкий и др.- М.: Вентана-Граф, 2018. – 464 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

С древнейших времен человек научился создавать искусственные изображения. Ранние произведения искусств не передавали объёмную форму предметов и их расположение в пространстве. Постепенно мастерство росло и художники научились воспроизводить перспективу, которая позволила запечатлевать на плоскости любые объекты так, как мы видим их в натуре. И все же изображения на всех картинах и фотографиях плоские.

Почему же искусственное изображение отличается от естественного? Чтобы понять это, достаточно посмотреть на мир одним глазом. Именно зрение двумя глазами обеспечивает объемность изображения и позволяет судить о том, какой предмет находится ближе к нам, а какой дальше. Объемное зрение называется бинокулярным зрением.

Восприятие окружающих предметов объёмными объясняется очень просто: Изображения, воспринимаемые правым и левым глазом, немного различаются.

Стереоэффектом называют эффект, связанный с объёмным восприятием изображения.

Для восприятия стереоэффекта используют три способа. Рассмотрим их.

Каждый глаз через свой окуляр наблюдает свое изображение с помощью стереоскопа.
Изображение строится из чередующихся полосок, каждая из которых соответствует изображению, предназначенному для левого и правого глаза.
Третий способ основан на свойствах поляризационного света. В этом случае изображения совмещаются на одном экране, однако каждое из изображений светится поляризованным в определенной плоскости светом. Оси поляризации для левого и правого глаза взаимно перпендикулярны. Просмотр изображений происходит через специальные очки, стекла которых являются анализаторами, пропускающими свет только с определенной плоскостью поляризации. В результате каждый глаз видит только одно свое изображение. Этот способ используют в стереокинотеатрах.

В наши дни каждый слышал о 3D фильмах, для просмотра которых используются специальные 3D очки.

В интернете можно увидеть большое количество стереограмм, т.е. картинок, представляющих собой, на первый взгляд, абстрактные изображения. Чтобы увидеть объемное изображение, необходимо сфокусировать взгляд за плоскостью рисунка таким образом, чтобы изображения для левого и правого глаз совпали. Приблизьтесь к монитору близко-близко и медленно отодвигаясь, увидите, как преобразится картинка.

Развитие технологий, связанных с волновой оптикой позволило разработать еще более совершенный способ создания стереоскопического изображения – голографию. Еще при развитии волновой оптики в работах Гюйгенса и Френеля был сформулирован принцип, называемый в настоящее время по их именам (принцип Гюйгенса-Френеля). В соответствии с ним, волна, приходящая от какого-либо объекта, может быть представлена как интерференция волн от каждой из точек объекта.

Метод получения объемного изображения на основе интерференции волн называется голографией, а носитель объемного изображения (фотографическая пластинка) – голограммой.

Рассмотрим принцип ее создания.

Волна от лазерного источника падает на полупрозрачное зеркало B. Часть волны отражается и попадает на фотопластинку C. Эта часть волны называется опорной волной. Вторая часть волны проходит сквозь зеркало и падает на фотографируемый объект A. Отраженная от объекта волна – информационная волна, также падает на фотопластинку. В области фотопластинки происходит интерференция опорной и информационной волн. В результате этой интерференции какие-то области фотопластинки будут освещены более ярко, а какие-то менее ярко. Эта интерференционная картина и фиксируется фотопластинкой, как обычная фотография. Голографическое изображение получается настолько реальным, что позволяет даже заглянуть внутрь предмета и за него. Развитие голографии стало возможным после создания мощных лазерных источников.

Общую теорию голографии разработал английский физик венгерского происхождения Деннис Габор в 1947 году. Он же в 1948 году предложил термин «голограмма». В 1971 году Габору была присуждена нобелевская премия «за изобретение и разработку голографического метода».

Таким образом, на уроке мы узнали, что восприятие объемного (стереоскопического) изображения основано на бинокулярном зрении. Чтобы получить искусственное стереоизображение необходимо предоставить воспринимать каждому глазу свое, предварительно сформированное изображение. Голография представляет собой способ создания объемного изображения на основе явления интерференции волн.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Текст задания 1.:

Вставьте слова в предложение: «В стереоскопических очках стекла являются ______, пропускающими свет только с определенной плоскостью ______».

Варианты ответа: анализаторами, бинокулярными, дифракции, дисперсии, поляризации.

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): анализаторами, поляризации.

Текст задания 2.:

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПОНЯТИЕ

бинокулярный оптический прибор для раздельного наблюдения каждым глазом своего изображения стереопары, позволяющий оптически совместить два изображения и сформировать при их рассматривании единый стереоскопический образ.

Стереоскопическое восприятие

способность восприятия объектов или стереоскопических изображений двумя глазами, дающая наиболее правильное представление о рельефности объектов или их изображений, а также о глубине видимого или воспроизводимого пространства.

Стереоскоп

процесс воссоздания зрительным аппаратом человека, обладающего стереоскопическим зрением, трехмерной пространственной картины из двух двумерных сетчаточных изображений

Стереоскопическое зрение

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПОНЯТИЕ

бинокулярный оптический прибор для раздельного наблюдения каждым глазом своего изображения стереопары, позволяющий оптически совместить два изображения и сформировать при их рассматривании единый стереоскопический образ.

Стереоскоп

способность восприятия объектов или стереоскопических изображений двумя глазами, дающая наиболее правильное представление о рельефности объектов или их изображений, а также о глубине видимого или воспроизводимого пространства.

Стереоскопическое зрение

процесс воссоздания зрительным аппаратом человека, обладающего стереоскопическим зрением, трехмерной пространственной картины из двух двумерных сетчаточных изображений

Стереоскопическое восприятие