ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Голограмма как волновая картина из "Лазеры и голография " В этой главе мы попытаемся рассказать о голографии, оперируя самыми простыми понятиями. Мы рассмотрим голографию как фотографическую запись интерференционной картины двух наборов световых волн. Особенности голографии более подробно будут описаны в последующих главах. [c.9] Если в гладь пруда бросить камушек, на поверхности воды образуются расходящиеся кругами волны (рис. 1). Эта картина позволяет понять некоторые основные свойства волнового движения. [c.9] Это значит, что чем короче длина волны, тем больше частота всплесков волн и, следовательно, чем больше скорость распространения, тем большее число волн проходит через данную точку. Если для скорости распространения волны принять ту же единицу длины, что и для длины волны, и ту же единицу времени (обычно секунду), что и для частоты, то приведенное выше уравнение не требует никаких коэффициентов пропорциональности. [c.10] Волны на поверхности воды движутся довольно медленно, поэтому картина их распространения достаточно наглядна. Звуковые же волны распространяются намного быстрее. Их скорость (скорость звука) равна 335,28 м1сек (свыше 965 км час). [c.10] Звуковые волны с частотой 1100 коле1баний в секунду (что приблизительно соответствует частоте ноты на две октавы выше среднего до на фортепьяно) имеют длину волны 30,48 см. [c.10] ДИМ в дальнейшем, использование волн видимой области света, которые имеют чрезвычайно короткую длину, предъявляет очень жесткие требования к фотопластинке. [c.11] Как и световые волны, они имеют электромагнитную природу. [c.12] Когда простой набор монохроматических звуковых волн тина тех, что изображены на рис. 2, либо световых волн, подобных изображенным на рис. 3, накладывается на такой же однородный монохроматический набор волн, такое явление называется интерференцией. Обычно говорят, что в тех точках, где два набора волн складываются, происходит конструктивная интерференция, а в тех точках, где из одного набора волн вычитается другой,— деструктивная интерференция. [c.13] Чтобы понять, как с помощью волновой интерференционной картины, записанной на фотопластинку, можно воссоздать реальный образ предметов, сначала следует изучить две простые интерференционные картины. Первая из них образована наложением двух наборов плоских волн. Как показано на рис. 8, в результате комбинации двух наборов волн Л и на фотопластинке получается целый ряд горизонтальных линий, на которых происходит сложение положительных гребней двух наборов волн, усиливающих друг друга (эти линии обозначаются как + + ). Ослабление же волновых наборов происходит в тех местах, где гребень встречается со впадиной (эти линии обозначаются как И— ). Интенсивность света больше вдоль тех линий, где световая энергия складывается, соответственно там сильнее освещается фотопластинка. И наоборот, вдоль тех линий, где существует ослабление энергии, фотопластинка освещается меньше. Параллельные полосы света снимаются на фотопленку, которую проявляют и закрепляют. На фотопленке полосы света имеют вид прямых линий. Фотозапись такого типа показана на рис. 9. [c.16] Пу ок Волн, отклоненных вверх. [c.18] Это же характерно и для решетки, изображенной на рис. 10. Энергия волн, проходящих через просветленные участки решетки, будет складываться не только в первоначальном (горизонтальном) направлении, но и в двух других на-нравлФниях при условии, что разность хода волн, идущих через соседние просветленные участки решетки, равна длине волны. На рис. 10 показаны эти два побочных направления одно из них соответствует отклонению (дифракции) потока энергии вверх, другое—вниз. Причем для верхнего направления характерно, что волны, проходящие через верхний прозрачный участок, опережают на длину волны волны, исходящие из нижнего прозрачного участка для нижнего направления картина опережения (отставания) будет обратной. Таким образом, волны, проходящие череЕ прозрачные части решетки, складываются конструктивно в только что показанных трех направлениях два из этих направлений соответствуют направлениям распространения дифрагированных волн. [c.19] В частности, заметим, что нижнее направление дифрагированного потока волн есть не что иное, как направление движения первоаачального потока В на рис. 8 в случае, если бы не было фотопластинки. Поэтому, когда наблюдатель рассматривает фотопластинку в восстановительном потоке волн, ему представляется, что источник первоначального потока волн (рис. 8) находится еще позади голограммы. Итак, фотографическая голограммная решетка способна порождать , или восстанавливать, картину распрострацения волн уже после того, как это распространение перестало существовать. Голограммная решетка, изображенная на рис. 10, порождает также и второй набор волн — поток волн, отклоненных вверх, которых вначале не было. [c.19] Все точки любого предмета, которые мы видим, с определенной степенью либо излучают свет, либо отражают его. Аналогично отражают свет все точки предмета, освещенного лазерным светом. Каждая точка предмета имеет свою степень яркости и, кроме того, каждая точка, отражающая свет, является как бы источником лазерного света. Если свет, исходящий от точки, интерферирует с опорной лазерной волной, то на фотопластинке каждая точка предмета дает свою собственную круговую интерференционную картину. В результате наложения таких интерференционных картин получается очень сложная интерференционная картина, записав которую на фотопластинке, мы получим голограмму такого же типа, как на рис. 6. Если теперь проявленную и закрепленную голограмму осветить параллельным пучком, то мы увидим реконструкцию всех исходных источников света, расположенных в правильном порядке. Голограмма порождает полную иллюзию реальной трехмерной пространственной сцены. [c.26] Вернуться к основной статье