ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Голография из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Эта формула показьшает, что угол д равен углу отклонения луча при преломлении в призме с малым преломляющим углом а. Таким образом, почти весь свет может сконцентрироваться в одном направлении, если это направление совпадает с направлением преломленных лучей. Для концентрации необходимо, чтобы разность хода меладу пучками, преломленными на соседних ступеньках решетки, составляла целое число волн, С подобной концентрацией дифрагированного света в спектре одного порядка мы столкнулись также в 48 при изучении эшелона Майкельсона. [c.343] Процесс получения изображения в голографии распадается на две стадии. На первой стадии изготовляется голограмма, т. е. фотопластинка, с помощью которой можно восстанавливать световую волну, рассеянную телом. Вторую стадию составляет само восстановление этой волны и получение оптического изображения. [c.344] Дифракционная картина на голограмме не имеет ни малейшего сходства с предметом. При рассматривании ее в микроскоп в ней трудно усмотреть следы каких-либо закономерностей. И тем- не менее расположение, форма и интенсивность дифракционных пятен голограммы полностью определяются геометрической формой и физическими свойствами отражающей поверхности объекта. Голограмма в закодированной форме содержит полную информацию об амплитудах и фазах рассеянной волны, которая достаточна для ее восстановления и получения оптического изображения. Само название голография происходит от греческих слов голог — полный и графо — пишу и может быть переведено как полная запись . [c.345] Необходимая степень монохроматичности света определяется по общей формуле klb k т, где т — максимальный порядок интерференции, наблюдающейся при голографировании. При рациональном расположении источника света и прочей аппаратуры его можно оценить по формуле т ЫК, где L — линейные размеры предмета. Таким образом, должно быть aX X /L. Уже при неболь-цгих размерах предмета 10 см и А, = 500 нм эта формула дает aX 10 нм. Между тем спектральные линии ртутной лампы,, даже с низким давлением ртутных паров, имеют ширину 30 нм. Требования к размерам источника света, пожалуй, еще более жесткие. Для получения высокой контрастности интерференционной картины на голограмме поперечные размеры Ал источника света (т. е. размеры параллельно плоскости голограммы) должны быть малы по сравнению с шириной интерференционной полосы Х/а, где а — угол схождения крайних интерферирующих лучей (см. 28). По порядку величины а = h/l, где h — ширина опорного пучка, а I — расстояние между предметом и голограммой. Если h = 3 см, а / = 30 см, то должно быть Ах . Xl/h = 5 мкм. [c.345] С нелазерными источниками (например, ртутной дуговой лампой) этим требованиям пытались удовлетворить стандартными приемами, пропуская свет через различные монохроматоры, а затем фокусируя его на малом отверстии. При этом через отверстие проходила и достигала освещаемого объекта лищь ничтожная часть светового потока. Требующееся время экспозиции при этом будет достигать порядка года. Поэтому Габору удалось получить голограммы только простейших микроскопических объектов при экспозициях в несколько часов. Лазеры сделали описанные операции ненужными, а идея голографии получила практическое осуществление. [c.346] Сюда необходимо добавить физическое условие, чтобы волны, дифрагированные на голограмме, были уходящими. Этим обеспечивается единственность решения. [c.347] Если отвлечься от амплитудного множителя Ь , то это есть просвечивающая (опорная) волна, распространившаяся за голограмму. [c.347] Это уравнение, очевидно, имеет решение х, у, —г). А так как оно тождественно с уравнением (54.5), то последнее имеет такое же решение, т. е. [c.348] 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) и будет искажено, как при рассматривании предмета через призму. [c.350] 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. [c.350] Конечно, при изготовлении голограммы условие В /о, соблюдение которого предполагалось при нашем изложении, не может Гыть выполнено вполне точно. Его невыполнение приводит к появлению дополнительных 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 при соблюдении условия О /о голограмма будет представлять собой дифрак ционную решетку с синусоидальной амплитудной прозрачностью При ее просвечивании, наряду со спектром нулевого порядка (т. е прямого просвечивающего пучка, проникшего за голограхмму) появятся спектры первого и минус первого порядков, один из кото рых будет мнимым, а другой действительным изображениями пред мета. Если же условие О 1 не соблюдается, то разложение функции и (л ) 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. [c.351] 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. [c.352] Пройдя через фотопластинку, она освещает голографируемый предмет. Волна, рассеянная предметом, распространяется навстречу опорной волне, интерферируя с ней в толще фотоэмульсии. Интерференционная картина представляет стоячие волны, на которые наложен довольно причудливый узор мелких деталей из максимумов и минимумов, так как среди интерферирующих волн только опорная волна является плоской. [c.353] Проявленная и отфиксированная фотопластинка и будет объемной голограммой Денисюка. Она состоит как бы Из нескольких десятков поверхностных голограмм, расположенных в толще эмульсии. [c.353] Восстановление предметной волны производится расходящимся пучком белого света. Каждый слой выделившегося серебра, действуя подобно двухмерной голограмме, дает слабые мнимое и действительное изображения предмета. При многолучевой интерференции происходит усиление тех волн, длина которых равна длине волны излучения лазера, в тех направлениях, в которых разность фаз между волнами от соседних слоев серебра равна 2я. В результате возникают изображения того же цвета, что и цвет луча лазера. Остальные изображения гасят друг друга при интерференции. [c.353] Таким образом, голограмма производит монохроматизацию белого света, которым она освещается. Конечно, такая монохромати-зация сравнительно невысокая, из-за незначительного числа отложившихся слоев серебра и связанной с этим небольшой спектральной разрешающей способности голограммы. Кроме того, цвет изображения может существенно отличаться от цвета излучения лазера. Это связано с изменением расстояний между слоями почернения при проявлении, фиксировании и сушке фотопластинки. [c.353] Голография в настоящее время представляет самостоятельный, быстро развивающийся раздел науки, техники и искусства, возможно с большим будущим. Ей посвящены специальные руководства, к которым и следует обратиться всем, кто пожелает глубже и детальнее изучить голографию. [c.354] Вернуться к основной статье