Учебник - Общий курс физики. Оптика - Сивухин Д.В. (1238764), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Но этот случай легко сводится к частному случаю нормального падения, разобранному выше. Действительно, если бы граничное условие имело частный вид (54.11), то можно было бы перейти к общему граничному условию (54.8), наложив на голограмму дополнительную днфракционную решетку с амплитудной прозрачностью Е> = =- е ' ". Это — фазовая решетка, дающая только спектр минус первого порядка (см. 2 52, пункт 5). Она действует как призма, т. е. только изменяет направление падающего лучка света. В результате действительное изображение смещается в сторону, как указано на а) рис. 208, а.
Такое смещение, конечно, искажает изображение совершенно так же, как это происходит при рассматривании предмета через призму. При большом наклоне опорного (а следовательно, и просвечивающего) пучка действительного изображения может и не получиться. 350 ттрягпия светя ~гл. ш 8, Искажении действительного изображения можно избежать, если просвечивающий пучок направить на голограмму под тем же углом и в той же плоскости падения, что и опорный, но с другой стороны от нормали к плоскости голограммы.
Тогда 5 Чби+Я,к-Я,~) п„р„— — е э н вместо граничных условий (54.7) и (54.8) мы получим соответственно Š— уяаях у 0)е 1 ач Р' ~+ х 1 у Е„„,=бяа(х, у, О) еч"'+ам Р '>1. (54.7б) (54.85) Теперь действительное изображение будет расположено зеркально симметрично (относительно плоскости голограммы) с самим предметом в том положении, какое он занимал при изготовлении голограммы.' Оно по-прежнему будет псевдоскопическим, но не искаженным, Зато мнимое изображение сместится в сторону (рис. 208, б) н будет искажено, как при рассматривании предмета через призму.
9. Остается выяснить влияние волны Е4, удовлетворяющей граничному условию (54.10). Найти решение в этом случае без конкретизации вида функции а (х, у, О) невозможно, так как в условие (54.10) входит не сама эта функция, а ее квадрат. Для отыскания Е, в общем случае следует разложить функцию а' (х, у, О) в интеграл Фурье, а затем стандартным способом (см, Э 52) представить волну Е, в виде суперпозиции плоских волн, распространяющихся в различных направлениях. Таким образом, за голограммой возникает вол.
новое поле, создающее фон, на котором получаются мнимое и действительное изображения. Интенсивность этого фона зависит от квадрата амплитуды а (х, у, г) волны, рассеянной предметом при изготовлении голограммы. Поэтому для ослабления вредного влияния такого фона интенсивность опорной волны берут значи.
тельно большей интенсивности предметной волны, Так как фотослой, на котором записана голограмма, тонкий, то при восстановлении изображения не возникает интерференция столь же высоких порядков, что и при изготовлении голограммы. По этой причине удовлетворительное изображение предмета можно получить с голограммой, освещаемой при восстановлении светом от ртутной лампы. 10. Чем больше углы, под которыми сходятся интерферирующие лучи на голограмме, а следовательно, чем мельче детали интерференционной картины, тем выше разрешающая способность голограммы (см. з 57). При предельно возможном разрешении эти детали порядка длины световой волны. Но и при углах схождения в несколько градусов интерференционная картина на голограмме получается все же довольно тонкой.
Чтобы ее зафиксировать на фотопластинке, требуется фотографическая эмульсия весьма высокого % вп ГолоГРАФия качества. Наиболее высокие требования к фотопластинкам предьявляются в цветной фотографии Денисюка, где предметная и опорная волны идут навстречу друг к другу (см. пункт 13). Современные мелкозернистые фотопластинки, применяемые в голографии, разрешают 1000 — 10 000 линий на миллиметр (расстояние между разрешаемыми линиями !000 — 100 нм). Следует, однако, заметить, что повышение разрешающей способности фотоэмульсии, как правило, сопровождается падением ее чувствительности. 1!. Для получения изображения нет необходимости изготовлять позитивную голограмму; негатив столь же хорош, что и позитив. Это непосредственно следует нз теоремы Бабине. Различие в дифракционных картинах касается только просвечивающего пучка, проникшего за голограмму, и совсем не затрагивает волновые поля Д, и Ем дающие мнимое и действительное изображения.
В обоих случаях при восстановлении волнового фронта получаются одинаковые изображения. Конечно, при изготовлении голограммы условие 0 А„соблюдение которого предполагалось при нашем изложении, не может быть выполнено вполне точно. Его невыполнение приводит к появлению дополнпгпельных изображений, Это проще всего пояснить на примере, в котором предметная и опорная волны обе плоские и падают на фотопластинку под разными углами (предметом является бесконечно удаленная светящаяся точка).
Тогда прп соблюдении условия 1) У, голограмма будет представлять собой дифракционную решетку с синусоидальной амплитудной прозрачностью. При ее просвечивании, наряду со спектром нулевого порядка (т. е. прямого просвечивающего пучка, проникшего за голограмму), появятся спектры первого и минус первого порядков, один из которых будет мнимым, а другой действительным изображениями предмета, Если же условие 0 У, не соблюдается, то разложение функции !З (х) в ряд Фурье будет содержать гармоники высших порядков.
При просвечивании голограммы, наряду со спектрами первых порядков, появятся спектры высших порядков, т. е. дополнительные мнимые и действительные изображения предмета. Однако, если такие дополнительные изображения слабы и получаются в стороне от основного изображения, то они не причиняют существенного вреда. Для получения большей яркости изображения применяют так называемые отбеленные голограммы. Оии получаются из обычных голограмм путем обработки их специальными отбелнвающими растворами, образующими прозрачные соединения с серебром, отложившимся в эмульсии голограммы.
Получается прозрачная фазовая голограмма, пропускаемость которой варьируется как за счет толщины, так и за счет показателя преломления отбеленного слоя. Такая голограмма сохраняет способность давать оптические изображения. В какой степени отбелка голограммы и отступления Д»[ФРАКЦИЯ СВЕТА [Гл [ч от условия 0 1» сказываются на получаемых изображениях, эти вопросы представляют громадный интерес в практической голографии.
Однако они трудно поддаются теоретическому изучению и по своему содержанию не могут быть включены в курс общей физики 12. По сравненшо с обычными фотографиями изображения, получаемые по методу голографии, обладают тем преимуществом, что они трехл[грны. Мнимые изображения полностью воспроизводят без каких бы то ни было искажений взаимное расположение реальных предметов в пространстве. Если при рассматривании голограммы одни предметы заслоняются другими, то достаточно смеатить в сторону глаз, чтобы увидеть и заслоненные предметы. Часть голограммы действует как целая голограмма. Например, для воспроизведения изображения годится каждый кусочек разбитой голограммы.
По мере уменьшения размеров [олограммы ослабевают лишь четкость изображения (разрешающая способность) и ощущение объемности. Эта особенность голографического метода связана с тем, что при экспонировании, как правило, все части фотопластинки подвергаются действию света, рассеянного всеми точками предмета. Поэтому в каждой части голограммы хранится в закодированной форме изображение всего предмета. Вопрос о разрешающей способности голограмм будет разобран в ~ 57 (пункт 5), как частный случай общего вопроса о разрешающей способности оптических приборов. На одной фотопластинке можно последовательно зарегистрировать несколько изображений; причем каждое из йих можно восстановить без помех со стороны других изображений.
Можно, например, произвести несколько -экспозиций при одном и том же опорном пучке, голографируя каждый раз только один предмет. Во избежание наложения восстановленных изображений друг, на друга голографируемые объекты должны располагаться в различных местах. Можно также объекты помещать в одно и то же место, но менять направление опорного пучка. Можно получать цветные изображения, освещая предмет тремя источниками света с различными длинами волн, подобранными так, чтобы наиболее полно передать цвет предмета.
От тех же трех источников формируются опорные пучки, создающие вместе с волнами, рассеянными предметом, единую голограмму на черно-белой фотопластинке. Для восстановления изображения такая «трехкомпонентная голограмма» помещается в то же место, какое она занимала при экспонировании, и одновременно освещается тремя просвечивающими пучками, тождественными с опорными, При просвечивании голограммы каждый из этих пучков создает три действительных и три мнимых изображения.
Три из этих мнимых изображений, и притом разноцветных, пространственно совпадут друг с другом, образуя цветное изображение. Остальные изображения расположатся в разных местах, не мешая основному изображению. ГОЛОГРАФИЯ 13. Голограммы, о которых шла речь выше, можно назвать двухмернылГи, так как в них применяются фотопластинки с тонкими слоями эмульсии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
