Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Таким образом, как мы уже говорили, голограмма содержит значительно больший объем информации, чем обычная фотография. Отметим еще ряд важнейших особенностей голографического метода регистрации и воспроизведения оптической информации. Для получения оптических изображений путем просвечивания голограммы не требуется использования всей ее площади. Просвечивая любую часть голограммы, можно полностью восстановить действительное и мнимое изображения объекта наблюдения. Это является прямым следствием того, что любого участка поверхности фотопластинки, на которой регистрируется голограмма, достигают световые волны, отраженные от всех элементов поверхности объекта наблюдения, а также фронт опорной световой волны.
Надо только учитывать, что при существенном уменьшении используемой площади голограммы снижается ее разрешающая способность, изображение объекта размывается, т, е. уменьшается возможность различать мелкие детали объекта. Кроме того, в голографии не существует понятий позитива и негатина. С помощью отпечатка, изготовленного с голограммы контактным способом, можно восстанавливать изображения с таким же распределением света и тени, какое дает первичная голограмма. Разумеется, это строго справедливо только в отношении двумерных дифракционных структур. Практически же толщина слоя фотоэмульсии составляет примерно 20 мкм, т.
е. Рнс. 287. Эффент параллантняесного смещения, наблюдаемого лля галографнчесннх изображений на ней укладывается около !00 длин световой волны. Поэтому даже при использовании фотопластинок с тонкослойными эмульсиями проявляготся некоторые эффекты, свойственные трехмерной структуре, Это в известной мере 358 лимитирует возможности размножения голограмм путем контактной печати. Наконец, на одной фотопластинке можно записать голограммы нескольких объектов, варьируя ориентацию пластинки по отношению к регистрируемым волновым по,пам и опорной световой волне. Чтобы затем порознь, без помех, восстанавливать с помощью комбинированной голограммы изображения различных объектов, надо просвечивать ее монохроматнческимн световыми пучками, падающими на голограмму под разными угламп.
й 142. Голографирование по методу встречных световых пучков. В 1962 г. советским физиком )О. Н. Денисюком был предложен метод получения голографических изображений, являгощпйся развитием практически уже не применявшегося тогда способа цветной фотографии Лнппмана. Схема такой голографической записи приведена на рис. 288. Объект наблюдения ! освещается светом лазера Ф """у ( 'т фические пластинки„даже не проявленные и не отфиксированные, вполне прозрачны для све- 2 га). Стеклянная подложка фотопластинки 2 покрыта фотоэмульсией с толщиной слоя около 15— 20 мкм (на рисунке этот слой сильно утолщен). Отраженное от объекта вол- и-3 / новое поле распространяется на- Рис.
288. схема записи голозад по направлению к слою фо- граммы по методу встречиыв гоэмульсии. Идущий навстречу свстовых пучков этой волне исходный световой пучок 4 от лазера выполняет теперь функцию опорной волны. Поэтому такой вариант получения голограмм называтся также методом встре«ных световых пучков. Интерференционное поле стоячих волн, возникающее в голще фотоэмульсии, вызывает ее слоистое почернение, которое регистрирует распределение как амплитуд, так и Раз волнового поля, рассеянного объектом наблюдения.
На зис. 288 слон почернения схематически показаны в виде истемы волнистых линий. Разумеется, конфигурация этих поев во всей фотоэмульсии может быть весьма причудливой, так как плоской является лишь опорная волна, а волновые фронты, распространяющиеся от освещенного объекга наблюдения, ориентированы по-разному. Существенно, что толстослойная фотоэмульсия с неод нородным распределением почернения представляет собой трехмерную структуру, в отличие от двумерных структур, какими с высокой степенью приближения можно считать голограммы рассмотренного ранее вида. Если осветить расходящимся пучком белого света голограмму, зарегистрированную в толстослойной эмульсии, то в отраженном от нее свете можно будет наблюдать изображение объекта исследования. Рис.
289 и 290 иллюстрируют, каким образом, варьируя ориентацию голограммы по отношению к освещающему ттт I / ттх пх Рис. 289. Схема восстановления мнимого изоб- ражения Рис. 290. Схема восстановления действительного изображения ее свету, можно получить мнимое или действительное изображение объекта наблюдения. Естественно, что на восстановленном изображении будет виден не весь непрозрачный объект, а только та его поверхность, которая была обращена к фотопластинке во время записи голограммы.
Возможность использования источника белого света (например, лампа накаливания, солнце) иа стадии восстановления изображения, записанного па толстослойной голограмме, обусловлена тем, что взаимное усиление световых пучков, отраженных от слоев почернения объемной дифракционной структуры при ее определенном пространственном периоде и определенном угле наблюдения, будет удовлетворено только для излучения определенной длины волны. Таким образом, пространственно периодические слои объемной дифракционной структуры сами осуществляют монохроматизацию излучения, необходимую для наблюдения голографического изображения.
При этом изображение восстанавливается в монохроматическом свете. Разумеется, спектральная разрешающая способность объемной дифракционной решетки с малым числом слоев почернения недостаточна для монохроматизации освещаю- щего голограмму белого света в той же степени, в какой монохроматично излучение лазера, использованного на стадии регистрации голограммы. Поэтому изображения, создаваемые толстослойными голограммами, будут не вполне монохроматическими. Кроме того, хотя изображения, получаемые с помощью освещаемых белым светом толстослойных голограмм, яв- ляются квазимонохроматическими (т.е, не полностью моно- хроматическими), их цвет в отдельных случаях может за- метно отличаться от цвета излучения лазера, использован- ного при записи голограммы.
Это связано с воздействием на фотоэмульсию процессов проявления, а главное, фиксиро- вания и последующей сушки. Надо отметить еще одну особенность голограмм, запи- санных в толстослойных эмульсиях по методу встречных световых пучков. Она обусловлена свойственным гологра- фии эффектом псевдоскопии, который в данном случае проявляется особенно ярко. Если записать голограмму по схеме, приведенной на рис. 288, и восстановить изображение объекта, освещая голо- грамму в соответствии со схемой, показанной на рис.
289, то мнимое изображение выпуклого предмета также получит- ся выпуклым. В действительном же изображении предмета (рис. 290) выпуклая поверхность предмета будет вогнутой, так как части предмета, располагавшиеся ближе к фото- пластинке при записи голограммы, расположатся ближе к голограмме. Поэтому при записи голограмм музейных экспонатов используется наблюдение мнимых изображений, видимых за плоскостью голограммы, Способ записи голограмм в толстослойных эмульсиях дает возможность получать цветные изображения объектов с сохранением всех преимуществ голографии перед обыч- ной фотографией. Чтобы пояснить принцип цветной голографии, надо на- помнить, в каких случаях человеческий глаз воспринимает изображения предметов как цветные, а не как черно-белые.
Опыты по физиологии зрения показывают, что человек видит изображение цветным и более или менее близким к натуральной окраске объекта, если оно воспроизводится минимум в трех цветах, например, красном, зеленом и си- нем. Совмещение трех красок осуществляется при самой 361 примитивной цветной репродукции, выполняемой методом литографии (для высокохудожественной репродукции используется 10 — 15-красочная печать). Учитывая особенности человеческого восприятия, чтобы восстановить цветное изображение объекта, нужно осветить объект набгподения прп записи голограммы одновременно или последовательно лазерным излучением трех спектральных ливий, отстоящих по длинам волн достаточно далеко друг от друга. Тогда в толще фотоэмульсии образуются три системы стоячих волн и соответственно три системы пространственных решеток с различным распределением почернення.
Каждая из систем слоев почернения будет формировать изображение объекта в своем спектральном участке белого света, используемого при восстановлешш изображения. Благодаря этому в отраженном от обработацпой голограммы расходящемся пучке белого света получится изображение объекта как результатсуперпозиции трех участков спектра, что соответствует минимальным физиологическим требованиям хроматического зрения человека. Голографирование по методу Денисюка и восстановление изображения по схеме рис.
289 широко используется для получения высококачественных объемных копий различных предметов, например, уникальных произведений искусства. $143. Использование голографии в оптической интерферометрии. Как известно, явление интерференции света находит обширные и разнообразные применения в физике и технике. Например, интерференция света широко используется для тщательного контроля геометрической формы различных тел, качества обработки их поверхности, малых изменений формы или поверхности под действием тех или иных внешних воздействий: механических напряжений, нагрева и др.
Однако в обычной оптической ннтерферометргш изучаемый объект сравнивается со специально изготовленным эталоном, причем поверхности как объекта исследования, так и эталона должны быть очень тщательно обработаны. Голография может быть применена в интерференционном исследовании, например, деформаций тела произвольной формы и с произвольным качеством обработки поверхности. Вернемся к рис.
283, на котором приведена схема голографирования объектов произвольной формы. Пусть мы желаем, привлекая голографию, исследовать интерференционным методом небольшие деформации объекта, возникающие под действием каких-либо причин. Экспонируем голографическую пластинку, освещая объект до того, как он испытал деформации. Не смещая пластинку и не проявляя ее, прервем освещение объекта на произвольный промежуток времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
