ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптика движущихся тел Экспериментальные основания спектральной теории относительности из "Волновая оптика " Голографией называют систему методов записи и воспроизведения пространственной структуры монохроматических (или квазимонохроматических) оптических полей. [c.354] Нетрудно усмотреть частичную общность задач голографии и фотографии — запись, хранение и воспроизведение зрительных образов объектов, Однако фотография позволяет записывать лишь подобия плоских проекций распределения поверхностной освещенности объекта, в то время как голография дает возможность точно воссоздать пространственную структуру светового поля, рассеиваемого объектом, т.е. создать его оптическую копию, визуально не отличимую от оригинала. [c.354] Идея записи и воспроизведения структуры электромагнитных полей была впервые высказана и продемонстрирована Дэннисом Габором в 1948 г. Им же был введен термин голограмма (в переводе — полная запись ). Работы Габора не имели широкого развития до появления лазеров, так как для голографии необходимы источники света с высокой пространственной и временной когерентностью при требованиях к мощности, несовместимых с возможностью обычных источников света. Как самостоятельная область оптики голография возникла после открытия лазеров. В 1962 — 1963 г.г. Лейт и Упатниекс впервые продемонстрировали высококачественные голограммы двухмерных и трехмерных объектов. Независимо от них в это же время Ю.Н. Денисюк, опубликовал экспериментально подтвержденную идею получения и восстановления объемных голограмм, имеющих принципиальное преимущество. Этот метод мы изложим чуть позже. [c.354] Кроме этого мнимого изображения удается обнаружить второе, действительное , изображение (рис. 6.80, 5), которое также можно зарегистрировать на фотопластинке, хотя увидеть его невооруженным глазом трудно. Действительное изображение имеет рельеф, обратный рельефу самого предмета, — все выпуклые места выглядят вогнутыми, и наоборот. [c.356] Перейдем к описанию теории явления. В основе голографии лежит дифракция света, поэтому для понимания физической сущности записи процессов и восстановления волновых фронтов полезно проследить ее на простейшем примере с привлечением теории дифракции. [c.356] Таким образом, освещение голограммы только опорной волной приводит к появлению как предметной, так и паразитной волны, симметричной исходной. Ее возникновение связано с тем, что на обычной голограмме никак не фиксируется направление записываемой волны голограмма не изменится, если эта волна распространяется в противоположном направлении. Заметим, что объемные голограммы этим недостатком не обладают. [c.357] Произвольное волновое поле можно представить математически в виде суммы (в общем случае интегральной) плоских волн с различными фазами и направлениями распространения. Каждая такая волна вместе с опорной даст свою дифракционную решетку, наложение которых и является голограммой суммарного волнового поля. При таком описании пренебрегают интерференцией различных плоских составляющих поля друг с другом. Это можно делать при условии, что интенсивность опорной волны много больше, чем предметной, и много больше, чем интенсивность каждой из парциальных плоских волн, на которые разлагается предметная волна. [c.357] ИЗ которых справедливы эти рассуждения, мы приходим к описанию голограммы произвольного поля через наложение мне-жества зонных пластккок Френеля. [c.358] Рассмотрение голограммы как некоторого подобия дифракционной решетки поаволяет уяснить особенности оригинального метода восстановления волнового фронта, предложенного Ю. Н, Денисюком. В этом методе используют толстослойные (несколько десятков микрометров) фотографические пластинки. При встречных пучках (опорной и предметной волн) в толще эмульсии возникает стоячая волна. В результате фотохимических процессов в фотоэмульсии под действием монохроматического света и последующей ее обработки получается своеобразная трехмерная дифракционная решетка. Следовательно, можно восстанавливать изображение, используя источник сплошного спектра, так как трехмерная решетка пропустит излучение только той длины волны монохроматического света, под воздействием которого она образовалась (см. 6.8). Если исходное излучение (опорное и предметное) содержало несколько длин волн, то в толш,е эмульсии возникнет несколько пространственных решеток. При освеш,ении такой голограммы источником сплошного спектра можно получить объемное цветное изображение. [c.359] Денисюк предложил другой, более совершенный способ устранения неинформативных составляющих рассеиваемого голограммой поля. Созданные им трехмерные голограммы эффективно рассеивают только информативную предметную волну и допускают восстановление изображения без помощи лазера (достаточно иметь яркий источник света с малыми угловыми размерами). Это достигается вследствие особенностей дифракции света на объемных квазипериодических структурах. [c.359] Действительно, в этом случае условие Брэгга дает 2dsin(x/2 = I, что соответствует указанному выше расстоянию d == ./(2sin(x/2) между слоями. Эти положительные особенности метода Денисюка делают полученные таким образом голограммы незаменимым инструментом в различных приложениях. [c.360] В этой главе,. завершающей изложение основ электромагнитной теории света, прежде всего рассмотрены классические опыты Физо и Майкельсона, проведенные в конце XIX в. и многократно повторявшиеся в XX в. Цель экспериментов состояла в выяснении возможности установления существования абсолютного движения , т.е. движения тел относительно некоторой среды ( светоносного эфира ), которая может служить единой системой отсчета. Неоднозначность толковании прецизионных опытов (в частности, отрицательного результата знаменитого опыта Майкельсона) нацело снимается при формулировке Эйнштейном в 1905 г. исходных постулатов специальной теории относительности, а дальнейшее развитие этой теории привело к кардинальным изменениям всей классической физики. [c.363] Таким образом, фактически здесь исследуются экспериментальные основания этой фундаментальной теории. Изложение теории относительности весьма краткое и предельно упрощено. Мы коснулись только тех проблем, которые необходимы для понимания приложений в оптике. Вместе с тем более полно охарактеризованы применения специальной теории относительности для истолкования ряда оптических явлений. В частности, подробно исследованы следствия эффекта Доплера, а также опыты Саньяка, заложившего основы современной лазерной гирометрии. [c.363] Напомним читателю, как обстоит дело в классической механике. Пусть имеются две системы XYZ и X YZ , причем равномерное и прямолинейное движение одной системы относительно. (ругой совс-ршаетсл вдоль оси X. совпадающей по направлению с осью Х (рис. 7.1). [c.364] Вернуться к основной статье