Перегляд за Автор "Lushchyn Serhii"

Зараз показуємо 1 - 2 з 2
  • Документ
    Experimental Visualization and Numerical Simulation of Fraunhofer Diffraction from Ordered and Disordered Opaque Microstructures for Education Practice
    (2026) Voronkin Oleksii; Воронкін Олексій; Lushchyn Serhii; Лущин Сергій
    Formulation of the Problem. In teaching Fraunhofer diffraction, experimental approaches that clearly reveal the relationship between real-space structures and their Fourier-space representation remain limited in accessibility and scope. This work presents a simple, low-cost, and visually effective method that enables students to observe diffraction patterns and systematically investigate the influence of fabrication-induced imperfections in printed optical masks.Materials and Methods. The approach combines experimental visualization using binary amplitude masks printed on transparent film with a standard office laser printer and illumination by a low-power semiconductor laser pointer, with numerical simulations based on two-dimensional fast Fourier transforms implemented in Python. Microstructures ranging from one-dimensional gratings to two-dimensional periodic lattices and structures with a basis (centered and honeycomb), as well as disordered ensembles and quasi-hyperuniform configurations, are directly compared between experiment and simulation. This comparison allows detailed analysis of how printer-induced deviations – including local distortions, positioning errors, toner spreading, and partial merging of elements – affect the resulting diffraction features.Results. The results demonstrate that in periodic structures the positions of diffraction maxima closely follow the designed geometry, while fabrication-induced imperfections primarily modulate intensities, partially restore nominally forbidden orders, and generate weak additional maxima. In disordered arrays of printed disks, the increased effective feature size and polydispersity in the printed geometry lead to strong smoothing and suppression of the higher-order diffraction rings, whereas imposed short-range correlations produce characteristic features such as a central dark ring. These findings illustrate how subtle systematic and stochastic deviations from idealized binary amplitude masks influence Fraunhofer diffraction patterns, thereby transforming typical printing artefacts into a valuable pedagogical tool.Conclusion. From an educational perspective, the method provides an affordable, hands-on platform for exploring Fraunhofer diffraction, Fourier optics, reciprocal-space concepts, and statistical correlations. By bridging idealized theoretical models, realistic fabrication limitations, and numerical simulation, it is particularly well suited for undergraduate laboratory courses in wave optics.
  • Документ
    Проєктний метод у STEM-освіті із застосуванням програмно-апаратної платформи Arduino
    (2023) Воронкін Олексій; Voronkin Oleksii; Лущин Сергій; Lushchyn Serhii
    Формулювання проблеми. Одним із перспективних методів навчання у STEM-освіті є метод проєктів. Проєктний метод у STEM- освіті обумовлює актуальність і дослідницький характер теми проєкту, забезпечення взаємозв’язку теоретичних знань із практикою, практичне втілення результатів проєкту. Проєкт, як засіб реалізації STEM-освіти, дозволяє інтегрувати знання з різних предметних галузей під час розв'язання реальних задач, створення діючих макетів, що обумовлює їх практичне використання. Матеріали і методи. Використано методи аналізу та систематизації науково-педагогічної літератури; узагальнення результатів вітчизняного і зарубіжного досвіду щодо використання проєктного методу у STEM-освіті із застосуванням програмно- апаратної платформи Arduino. Наведено експериментальну методику створення діючого фізіотерапевтичного лазерного пристрою для лікування нежитю. Застосовано програмне комп’ютерне моделювання для імітації роботи пристрою з розробкою коду для плати Arduino UNO. Результати. На прикладі виконання STEM-проєкту «Розробка фізіотерапевтичного лазерного пристрою для лікування нежитю» показано як можна інтегрувати низку різнорівневих, дидактичних і дослідницьких завдань. Наведено узагальнений опис основних структурних елементів плати Arduino Uno. Сформульовано типовий алгоритм ознайомлення з роботою плати Arduino. Вказано основні розділи курсу фізики, знання яких є базовими для реалізації проекту. Показано як використання бітової матриці станів лазера дозволяє створювати циклічні режими опромінення, що періодично змінюють один одного. Наведено приклад коду з обробкою бітової матриці станів лазера. Скетч керує режимами напівпровідникового лазера, відображає час опромінення на рідкокристалічному дисплеї та подає звуковий сигнал по закінченню часу опромінювання, що задається потенціометром. Подано фрагмент симуляційного моделювання фізіотерапевтичного пристрою в середовищі Tinkercad Circuits. Висновки. Практичний досвід використання проєктного методу в STEM-освіті показав, що він дозволяє студентам активно досліджувати реальну проблему, застосовувати отримані знання на практиці, розвивати навички співпраці, комунікації та критичного мислення. Виконання проєкту сприяє поєднанню різних видів діяльності, таких як пізнавальна, творча, практична, дослідницька, а також розвитку навичок мислення, мотивації та відповідальності за свою діяльність. Впровадження проєктного методу дає можливість забезпечити якісну підготовку фахівців з природничих наук, здатних ефективно застосовувати свої знання та навички у практичних ситуаціях та сприяти подальшому розвитку STEM-галузей в Україні.