17 (982550), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

используется один пучок света,часть которого рассеивается предметом и образует предметную волну, а другаячасть, прошедшая через объект без искажения,- опорную волну.В схеме Лейта и Упатниекса когерентный наклонный опорный пучок формируется отдельно (двулучевая голограмма). Для двулучевых голограмм требуются фотоматериалы с более высоким пространственным разрешением. Интерференционные максимумы располагаются вдоль поверхности материала в его толще. Эта схема была впервые предложена Денисюком.

Поскольку при освещениитакой голограммы опорным пучком восстановленная предметная волна распространяется навстречу освещающему пучку, такие голограммы иногда называютотражательными. Если толщина светочувствительного слоя много больше расстояния между соседними поверхностями интерференционных максимумов, тоголограмму следует рассматривать как объёмную. Если же запись интерференционной структуры происходит на поверхности слоя или если толщина слоя сравнима с расстоянием между соседними элементами структуры, то голограммы называют плоскими.Голограмма ДенисюкаВ пятидесятых годах двадцатого века советский физик Ю.Н. Денисюк разработал метод регистрации голографических изображений во встречных пучках.В основе метода лежит то обстоятельство, что интерференционное поле в областиперекрытия опорной и предметной волн распределено во всем пространстве пересечения.

Используя подходящие светочувствительные материалы, трёхмернуюинтерференционную картину возможно зарегистрировать. Для этого используютстеклянные фотопластинки, политые слоем желатина, в котором распределенымикрокристаллы галогенидов серебра. Эти фотопластинки должны обладать полной прозрачностью до проявления. Толщина желатинового слоя порядка 10 мкмСеместр 3. Лекция 177достаточна, чтобы регистрировать объёмную интерференционную картину, поскольку эта величина много больше, чем длина волны света, порядка 0.5 мкм.Фотопластинку располагают в оптической схеме таким образом, что с однойстороны её освещает равномерное поле лазерного света, которое играет рольопорной волны, а с другой свет от того же лазера, отражённый от объекта, голограмму которого необходимо получить.

Так как желатин прозрачен для света, втолщине его слоя происходит интерференция этих световых полей, в результатекоторой происходит формирование интерференционной картины. Интерференционное поле представляет собой сложную структуру, проявляющуюся в виде чередования светлых и темных полос. После проявления и закрепления фотопластинки, внутри желатинового слоя оказываются микрообласти с различными показателями преломления и поглощения. При просвечивании голограммы в отражённом свете восстанавливается изображение объекта. Важное для практическогоприменения свойство голограмм Денисюка заключается в возможности восстановления голограммы с помощью расходящегося пучка белого света.

Это объясняется тем, что при освещении голограммы условия дифракции выполняютсятолько для тех длин волн и тех направлений распространения света, которыеудовлетворяют условиям дифракции. Весь остальной свет проходит сквозь голограмму, не взаимодействуя с ней. Поэтому голограмма видна в том цвете, в котором она была записана. Возможно также получение цветных голографическихизображений. Для этого в фотопластинке нужно зарегистрировать три элементарных голограммы при длинах волн синего, зеленого и красного света.

При восстановлении голограммы белым светом каждая из элементарных голограмм формирует свое изображение в соответствующем цвете. Эти три изображения образуютполноцветную картину, подобно тому, как это происходит на экране цветного телевизора.Зарегистрированная на фотопластинке интерференционная структура обычно сохраняется долго, т. е. процесс записи отделён во времени от процесса восстановления (стационарные голограммы).

Однако существуют светочувствительные среды (некоторые красители, кристаллы, пары металлов), которые почтиСеместр 3. Лекция 178мгновенно реагируют фазовыми или амплитудными характеристиками на освещённость. В этом случае голограмма существует только во время воздействия насреду предметной и опорной волн, а восстановление волнового фронта производится одновременно с записью, в результате взаимодействия опорной и предметной волн с образованной ими же интерференционной структурой (динамическиеголограммы). На принципах динамических голограмм могут быть созданы системы постоянной и оперативной памяти, корректоры излучения лазеров, усилителиизображений, устройства управления лазерным излучением, обращения волнового фронта.Свойства голограмм.Основное свойство голограммы, отличающее её от фотографическогоснимка, состоит в том, что на снимке регистрируется лишь распределение амплитуды падающей на неё предметной световой волны, в то время как на голограмме,кроме того, регистрируется и распределение фазы предметной волны относительно фазы опорной волны.

Информация об амплитуде предметной волны записанана голограмме в виде контраста интерференционного рельефа, а информация офазе - в виде формы и частоты интерференционных полос. В результате голограмма при освещении опорной волной восстанавливает копию предметной волны.В тех случаях, когда при записи голограммы свет от каждой точки объектапопадает на всю поверхность голограммы, каждый малый участок последней способен восстановить всё изображение объекта. Однако меньший участок голограммы восстановит меньший участок волнового фронта, несущего информациюоб объекте. Если этот участок будет очень мал, то качество восстановленногоизображения ухудшается. В случае голограмм сфокусированного изображениякаждая точка объекта посылает свет на соответствующий ей малый участок голограммы.

Поэтому фрагмент такой голограммы восстанавливает лишь соответствующий ему участок объекта.Полный интервал яркостей, передаваемый фотографической пластинкой,как правило, не превышает одного-двух порядков, между тем реальные объектыСеместр 3. Лекция 179часто имеют гораздо большие перепады яркостей.

В голограмме, обладающей фокусирующими свойствами, для построения наиболее ярких участков изображенияиспользуется весь свет, падающий на всю её поверхность, и она способна передать градации яркости до пяти-шести порядков.Если при восстановлении волнового фронта освещать голограмму опорнымисточником, расположенным относительно голограммы так же, как и при её экспонировании, то восстановленное мнимое изображение совпадает по форме и положению с самим предметом. При изменении положения восстанавливающегоисточника, при изменении его длины волны  или ориентации голограммы и еёразмера соответствие нарушается.

Как правило, такие изменения сопровождаютсяаберрациями восстановленного изображения.Яркость восстановленного изображения определяется дифракционной эффективностью, равной отношению светового потока в восстановленной волне ксветовому потоку, падающему на голограмму при восстановлении. Она определяется типом голограммы, условиями её записи, а также свойствами регистрирующего материала.Источники света в голографии должны создавать когерентное излучениедостаточно большой яркости. Временная когерентность определяет максимальную разность хода L между предметным и опорным пучками, допустимую безуменьшения контраста интерференционной структуры. Эта величина определяется шириной спектральной линии  излучения (степенью монохроматичности). Пространственная когерентность излучения определяет способность создавать контрастную интерференционную картину световыми волнами, испущенными источником в разных направлениях. Для теплового источника она зависит отего размеров.Лазерное излучение обладает высокой пространственной и временной когерентностью при огромной мощности излучения.

Для голограмм стационарныхобъектов обычно используются лазеры непрерывного излучения, генерирующие водной поперечной моде, в частности гелий-неоновый лазер (=632,8 нм) и арго-Семестр 3. Лекция 1710новый (=488,0 нм, 514,5 нм). Для получения голограмм быстропротекающихпроцессов обычно применяют импульсные рубиновые лазеры (=694,3 нм).Применение.Записанные на голограмме световые волны при их восстановлении создаютполную иллюзию существования объекта, неотличимого от оригинала. В пределах телесного угла, охватываемого голограммой, изображение объекта можно осматривать с разных направлений, т. е.

оно является трёхмерным. Эти свойства голограмм используются в лекционных демонстрациях, при создании объёмных копий произведений искусства, голографических портретов (изобразительная голограмма). Трёхмерные свойства голографических изображений используются дляисследования движущихся частиц, капель дождя или тумана, треков ядерных частиц в пузырьковых камерах и искровых камерах. При этом голограмму создают спомощью импульсного лазера, а изображения восстанавливают в непрерывномизлучении.Объёмность изображения делает перспективным создание голографическогокино и телевидения.

Главная трудность - создание огромных голограмм, через которые как через окно одновременно могло бы наблюдать изображение большоечисло зрителей. Эти голограммы должны быть динамическими, т. е. меняться вовремени в соответствии с изменениями, происходящими с объектом. Голографическое телевидение также встретилось с трудностями создания динамическихсред в передающей и приёмной частях телевизионной системы. Другая трудностьсостоит в недостаточно большой полосе пропускания телевизионного канала, которую необходимо увеличить на несколько порядков для передачи трёхмерныхдвижущихся сцен.

С помощью голограммы решается проблема визуализации акустических полей и электромагнитных полей в радиодиапазоне. Если поместитьголограмму на то место, где она экспонировалась, и осветить опорным пучком, товосстановится волна, рассеивавшаяся объектом во время экспозиции. Если жеобъект не убирать, то можно одновременно наблюдать две волны: непосредственно идущую от объекта и восстановленную голограммой.

Характеристики

Список файлов лекций