Савельев - Курс общей физики Том 3 - Оптика, Атомная физика, элементарные частицы (934757), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Взятые в кавычки слова принадлежат. академику И Е. Тамму. Ими мы и закончим краткий рассказ о фи. зине элементарных частиц. П Р ИЛ ОЖ В НИ В ГОЛОГРАФИЯ Голография (т. е. «полная запись», ог греческого — голос — весь, графо — пишу) есть особый способ фиксировании на фотопластннке структуры световой волны, отраженной предметом. Прн освещении этой пластникв (голограммы) пучком света зафиксированная на ней волна восстанавливается в почти первоначальном виде, так что прн воспрнятнн восстановленной волны глазом зрительное ощущение бывает практвческн таким, каким оно было бы при наблюдении самого предмета (исключая окраску предмета). Голография была изобретена в 1947 г.
английским физиком Д. Габором. Однако полвое осуществление вдел Габора стало возможимм лншь после появления в 1960 г. нсгочннков света высокой степени когерентиостн — лазеров. Исходная схема Габора была усо. вершенствована американскими физиками Э. Лейтом в Ю. Упатниексом, которые получили в 1963 г. первые лазерные голограммы, Советскнй ученый Ю. Н. Деписхж предложил в 1962 г.
(н впоследствии осуществил) оригинальный метод фиксвровання голограмм нл толстослойиой эмульсии. Этот метод обладает рядом удивительных свойств (в частности, дает цветное иэображение предметов), однако рассмотреине его выходит за рамки этой книги. Мы ограничимся элементарным рассмотреянем современного ыетода получения голограмм иа тонкослойиой эмульсия. На рнс.
281. а показана схема установки для получения голограмм, а на рнс. 281,6 — схема восстановления изображения. Испускаемый лазером световой пучок расширяется с помощью телескопнчеаюй системы, состоящей нэ микрообьектива н длнннофокусной линзы большонз диаметра. Увеличение диаметра пучка равно отношению фокусных расстояний линзы н мнкрообьектива. Расшнревный пучок света делится на две части. Одна часть отражается зеркалом к фотопластинке, образуя так называемый опорный пучок. Вторая часть попадает на пластинку, отразнашись от фотографаруемого предмета; она образует предметный пучок. Оба пучка долншы быть когерентнымн, Это требование выполняется, поскольку лазерное излучение отличается высокой степенью пространственной кшерентносгя (световые колебания когерентны по всему поперечному сеченвю лазерного пучка).
Опорный н предметный пучнв, на. затаясь друг нз друга, образуют ннтерференцнонную картнну, кого- 618 Экспонированная таким способом есть голограмма. В образовании рая фиксируется фотопластинкой. н яроявлеяиая фотопластинка и голограммы участвуют два пучка света, в связи с чем описанная схема получения голограмм иа. зывается двухлучевой. Для восстановления изображения проявленную фотопластинку по- пу мешлют в то самое положение. в котором она находилась при фотографировании, и освещают 1 опорным пучком света (часть лазерного пучка, которая освещата прн фотографировании предмет, теперь перекрывается).
Опорный лучок. дифрагирует на голограмме. в результате чего вознинает волив. имеющая точно такую структуру. как волна, отрнжащпаяся предметом. Эта волив дает мнимое изображение предмета, ноторое воспринимается глазом наблюдателя. Наряду с волной образующей мнимое изображение, при дифракцип возникает еще одна волна, квторая образует. действительное изображение предмета. Действн ио; зто означает, что оно имеет яхглгглллмллкгм изз4яплямгл Рнс. 281. телыюе изображение псевлоскопичрельеф, обратный рельефу пред- мега — выпуклые места заменены вогнутыми, и наоборот.
Рассмотрим характер голограммы и процесс втсстаиовлении изображении, Пуси иа фотопластинку надают два ногерентных параялельныл пучка световык лучей, идущие под углом ф друг к другу (рис. )"ч — бг ! Рис. 282 ту — з и 282), Пучок ! будем считать опорным, пучок 2 — предметным (предметом в данном случае является бесконечно удаленная точка). Дли простоты предположим, что пучок У перпеиаикулярен к плоскости пластинки. Все полученные ниже результаты остаются справедливыми и при наклонном падении опорного пучка, однако формулы в атом случае более громоздки. Вследствие интерференции пучков 1 и 2 на пластинке образуется система чередующихся прямолинейных максимумов н минимумов интенсивности.
Пусть точки А и В соответствуют серединам соседних интерфереициониых максимумов. Тогда разность хода Ь' равна А. Из рис. 282 видно, что Ь'= 4 з!пф; следовательно, д з!п ф = Х. Зафиксировав нв пластинке (путем экспонирования и проявления) иитерференциоиную картину, направим на иее опорный пучок !.
Пластинка для этого пучка представляет собой днфракциоииую ре' щетку, период б которой определяется !~ормулой (1). Отличительной особенностью этой решетки является то обстоятельство, что ее пропусквтельная способность 21 l г~ у изменяется при перемещении в направлении, перпендикуляр- гг иом к «штрихам» по приблизий Р тельно косинусоидальному эакону (у рассматривавшихся в 1 ! й йб решеток оив изменялась 1 скачком: просвет — темпов ! 1 просвет — темно в т. д.). Эта ! ~л ! особенность приводит к тому, что интенсивность всех диф- ! Я' Я" 2 ракционных максимумов поГю -Уг' +21 ридка выше первого практи.
чески равна нулю. Рис. 283. При освещении пластинки опорным пучком (рис, 283! возникает дифракциоииая картина максимумы которой образуют с нормалью к пластинке углы гр, определяемые условием с(з!п<р шз (т О, щ1) (2) (см. формулу (2б.й)). Максимум, отвечающий т = О. лежит на продолжении опорного пучка, Максимум, отвечающий т = + 1, имеет такое же направление, какое имел прп экспонировании предметный пучок 2 (ср. формулы (1) и (2)). Кроме иазванвых двух максимумов, возникает еще один, отвечающий гл = — 1.
Можно показать, что полученный нами резучьтвт остается в силе в том случае, когда предметный пучок 2 являетси не параллельным, а расходящимся. При этом максимум, отвечающий ш +1, имеет характер расходящегося пучка лучей 2' (ои дает мнимое изображение точки, из которой выходили лучи 2 при экспонировании); максимум же. отвечающий ш = — 1. имеет характер сходящегося пучка лучей 2" (он образует действительное изображение точки, из которой выходили лучи 2 при экспонировании). При получении голограммы пластинка освещается опорным пучком ) и совокупностью расходящихся пучков 2, отраженных разными точками предмета. На пластинке возникает сложная иитерференционная картина, обраэуемаи в результате наложения картин, даваемых квждым из пучков 2 в отдельности. При освещении голограммы опорным пучком ! оказываются восстановленными все пучки 2, т, ц полная световая волна, отражаемая предметом (ей отвечает ш +1). Кроме нее, возникают еще две волны (отвечаюб30 пцш ш б н т — 1].
Но зти волны рэспрострзяяются в других иаправлевиих н не мешают восприятию волны. дающей мнимое нэобрзжеиие предмета (см. рис. 261). Иэображеиве предмета, даваемое голограммой, является объемным. На него можно смотреть нэ разных положений. Еслв прн сьемке близкие предметы закрывали более удаленные, то, сместившись в сторону, можно эзглинугь эа ближний предмет (вернее, ээ его изображение) н увидеть скрытые до того предметы. Это объясвяетея тем, что, сместившись в сторону, мы воспринимаем изображение, восстановленное от периферической части голограммы, нэ которую прн экспонировании издали также и лучи, отраженные от скрытых предметов.
Рассматривая иэображения блшкнйх и дэлышх предметов, првходится. как и при рассматривании самих предметов, поразному зккомоднровзть глаз. Если голограмму расколоть на несколько кусков. то кзвщый нз них при просвечивании дает такую же картину, что и исходная голограмма.'Однако чем меиьшзя часть голограммы нспользуетсз для восстановления изображения. тем меньше его четкость. Вто лепсо понять, приняв ао внимание, что при уменьшении числа штрвхов дифрэкнвонной решетки ее разрешающая сила уменьшается )сн. формулу (25. 16) ). Возможные применения готогрэфпи весьма рэзнообрззны. Дзлеко ве полный нх перечень образуют гологрэфическне кино и телевидение, голографический микроскоп, контроль качества обработки изделий. В литературе можно встретить утверждение, что возникновение голографии по ее последствиям можно сравнить с созданием радиосвязи.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Аберрация света 21, 191 — сферическая 62 — хроматическая 63 Абсолютная система отсчета 191 Абсолютно черное тело 248, 250 Адроны 485 Аккомодацня 64 Альфа-лучи 450 Альфа-распад 450 Альфа-частицы 295 Анализатор !75 Аннигиляция пар 489, 492 Антинейтриио 435 Антниейтрои 493 Антипротон 492 Античастицы 492 Астнгматнзм 63 Атомная единица массы 434 Атомный номер 435 — остаток 343 Барнонное число 493 Бариоиный зарнд 486, 493 Барионы 485 Бари 46! Бета-лучи 450 Бета-распад 453 Бипризма Френеля 89 Бозоны 436 Бомба атомная 441, 467 — термоядерная 473 Вакуум 488 Ветвь акустическая 415 — оптическая 405, 415 Взаимодействие гравитационное 484 — обменное 442, 446 522 Взанзюдействие сильное 442, 483 — слабое 484 — электромагнитное 483 Видности функция 24 Виртуальные процессы 446 — частицы 443 Внутренняя конверсия 452 Волна моиохроматическая 23, 93, ч36 Волновая Функция 311, 314, 320 Волновое число 283, 291 Волны когерентные 78, 81 Восьмеричный путь 515 Вращение плоскости поляризации 182 — — — ма~нитное 188 Время абсолютное !97 — взаимодействия 483 — жизни возбужденного состояния атомов 381 — — — — ядер 4!8, 452 — — метастабнльного состояния 38! — собственное 207 Вырождение 332 Гамма-лучи 450 Гармонический осциллятор 392 Гиперзаряд 501 Гнперон 486 Гипотеза де-Бройля 308, 309, 3!2 — Юханы 444 Главное сечение кристалла 165 Гравитационное красное смещение 422 Грааитоны 484 Граница серии 292 Группа волн 230, 236 Давление света 283 Двойное лучепреломленне 161, 180 Дейтерий 436 Дейтон 442, 457 Деление ядер 441, 463 Дефект масс 440 Диаграмма Молли 370 Диоптрия 42 Дисперсия аномальная лх9, 236 — нормальная 229, 236 — света 63, 228 — †, элементарная теория 233 — спектралыюго прибора линейная 141 — — — угловая 140 Дисторсня 63 Дифракциоиная решетка 134 ил., 250 — — вогнутая ИЗ вЂ” — отражательная 143 Дифракция в параллельных лучах !08 — от края полуплоскости 120 .
— — круглого диска ! РЗ вЂ” — — отверстия !14 — — щели !26, 128 — рентгеновских лучей 144 и д. — света 18, 106 — Фраунгофера 108 — Френеля 108 — электронов 309, 315 Днхроизм 165 Дополнительные окраски 178 Единица радиоактивности 457 е-захват 456 Закон Больцмана 260, 388, 424 — Бркктера 160, 16! — Бугера 237 — взаимности световых лучей 11 — взаимосвязи массы н энергии 226 — Дюлонга н Птк 406, 4!4 — Кирхгофа 249 — Ламберта 29 — Малюса !57 — Мазан 378 — иезависнмоети световых лучей 9, 431 — обратимости световых лучей 11 — отражения света 9, 20 Закон поглощения света 237 — преломления саста 10, 20 — пропорциональности массы н энергии 226 — прямолинейного распространения света 9, 1!2 — радиоактивного распада иб — Рэлея 240 — смещения Вина 253, 264 — сохранения бйрионното заряда 493 — — комбинированной четности 507 — — лептонпого заряда 494 — — странности 501 — — четности 505 — Стефана †Больцма 252, 263 — Стокса 404 — Столетола 277 — 73 Дебая 4!3 Законы аэхранеиия 5!3 — фотоэффекта 275 и д.
Закрученность частицы 507 Зарядовая независимость ядер. ных сил 442 Зарядовое сопряжение 494 — число 435 Зеркала Френехя 88 Зеркало сферическое 55 Зонная пластинка !14 Зоны Френеля 108 Зрительная труба 67 Излучение Вавилова — Черенкова 243 — вынужденное 386, 424 — индуцпрованное 386 — равновесное 245, 264 — резонансное 417 — спонтанное 382, 386 — температурное 244 — тепловое 244 Изобары 436 Изображение действительное 36 — мнимое 36 — обратное 39 — оптическое 36 — прямое 39 — сгигматическае 36 — точечное 36 Изомеры 436, 452 Изотопы 436 Изотопы 436 Инверсии комбинированная 507 523 Инверсия пространства 504 Инверсная насцтенность энерге.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
