Объектная волна

В реальных оптических схемах для получения изображения трехмерного объекта (рис. 4) на первом. этапе (рис. 4, а) предмет 7 устанавливают вблизи фотопластинки 8 и освещают пучком света от лазера I. Часть волнового фронта, который отражается от предмета во всех направ-, лениях, падает на фотопластинку. Одновременно на нее под некоторым углом к объектной волне проецируют опор- [c.17]

Однако существуют светочувствительные среды (некоторые красители, кристаллы, пары металлов), которые почти мгновенно реагируют фазовыми или амплитудными характеристиками на изменение освещенности. В. зтом случае голограмма существует только во время воздействия на среду объектной и опорной волн, а восстановление волнового фронта производится одновременно с записью, в результате взаимодействия опорной и объектной волн с образованной ими же интерференционной структурой. Это — динамические голограммы. [c.23]

Первоначально предложенная Д. Габором схема получения голограмм предусматривала расположение источника света и объекта на оси голограммы. Эту схему называют схемой Габора, в ней используется один пучок света, часть которого рассеивается объектом, создавая объектную волну, а другая — нерассеянная часть — играет роль опорной волны (рис. 10, а). Схема Габора обладает тем существенным недостатком, что при восстановлении лучи, образующие действительное и мнимое изображения, а также пучок нулевого порядка, распространяются в одном и том же направлении и создают взаимные помехи (рис. 10, б). Это — главная из причин низкого качества восстановленных изображений по такой схеме. [c.43]

Тип голограммы, который определяется связью между амплитудно-фазовыми распределениями объектной волны в плоскостях голограммы и объекта, зависит как от взаимного расположения объекта и фотопластинки, так и от наличия оптических элементов между ними. [c.45]

Улучшение качества оптических изображений. Голо-графический метод исправления изображений путем исключения аппаратной функции также основан на принципе обратимости опорной и объектной волн. Для изготовления голографического пространственного фильтра в плоскость / (см. рис. 16) помещают транспарант изображения объекта, которое построено оптической системой (ее аппаратную функцию). Голограмму по-прежнему регистрируют в частотной плоскости 2 и после проявления помещают на прежнее место. Затем в плоскости / устанавливают транспарант, подлежащий исправлению, а пучок, служивший опорным при записи голографического фильтра, перекрывают. Вследствие фильтрации в плоскости 3 образуется исправленное изображение транспаранта. [c.53]

Голограмма эталонной поверхности Я освещается опорным лучом (оптический канал 3—К)—( ) и восстанавливает эталонную объектную волну, также распространяющуюся вдоль оптической оси за голограммой. На экране 7 наблюдается результат сложения эталонной волны и волны от контролируемой поверхности. [c.102]

В основе метода голографии лежит интерференционный принцип, согласно которому для выявления фазовой информации, содержащейся з волне надо создать интерференцию исследуемой (объектной) волны с некоторой вспомогательной (опорной) волной. Амплитуда результирующей волны будет содержать информацию как об амплитуде, так и о фазе объектной волны. При этом обе интерферирующие волны должны обладать высокой когерентностью чтобы обеспечить достаточно четкую интерференционную картину на фотопластине (голограмме). [c.344]

Для пояснения метода голографии рассмотрим следующий пример (рис. 12.23, а). От точечного источника (объекта) О на фотопластинку Ф падает сферическая волна / (на рисунке показаны два луча под углами и Oj). Это объектная волна. Одновременно на пластину падает плоская опорная волна 2. В результате интерференции этих волн возникает тонкая система интерференционных полос. Эта система полос, зафиксированная на фотопластинке, называется голограммой точечного объекта О. [c.344]

Если голограмму поместить на прежнее место, осветить пучком, представляющим собой сумму волны, рассеянной моделью, и опорного пучка первоначальной формы, и деформировать немного модель, то амплитуда рассеянного им излучения останется практически той же, а фаза изменится. Новую объектную волну можно записать в виде ai (х) ехр [t 0 (л )]. При этом результирующее светопропускание голограммы может быть представлено в виде [c.77]

Существенным достижением лазерной голографии является разработка методов голографической интерферометрии, в основе которой лежит свойство голограмм точно воспроизводить записанные на них волновые поля. При освещении восстановленной голограммой объектной волны с волновым полем излучения, непосредственно рассеянного объектом, оказывается возможным наблюдать картину интерференции этих волн. Если волновое поле претерпевает изменения по сравнению с записанным па голограмме, то на трехмерном изображении объекта появляются интерференционные полосы, соответствующие этим изменениям. Этот метод получил название голографической интерферометрии в реальном масштабе времени. [c.208]

Записанная и восстановленная голограммой объектная волна характеризует структуру объекта во всех мельчайших подробностях. Благодаря этому можно исследовать объекты неправильной формы и даже шероховатые, диффузно отражающие свет. Необходимо только, чтобы при переходе объекта из одного состояния в другое его микроструктура не претерпела существенных изменений. В обычной интерферометрии волна сравнения может воспроизвести все детали объектной волны лишь в том случае, если она имеет достаточно [c.506]

Если на голограмме записана объектная волна в пределах большого телесного угла, то с её помощью можно восстановить картину интерференции световых волн, рассеянных объектом в разных направлениях, что необходимо, напр., для исследования пространственно неоднородных распределений показателя преломления прозрачных объектов, а также при изучении деформаций тел сложной формы. [c.506]

Когда объект находится достаточно далеко от фотопластинки либо в фокусе линзы (рис. 13, 6), каждая точка объекта посылает на фотопластинку параллельный световой пучок, при этом связь между амплитудно-фазовыми распределениями объектной волны в плоскости голограммы и в плоскости объекта дается преобразованием Фурье или Фурье-образом, осуществляющим разложение оптического изображения объекта в двумерный спектр по пространственным частотам (более подробно о преобразовании Фурье мы поговорим в главе Голографические оптические. элементы ). Голограмма в. этом случае называется голограммой Фраунгофера. Если амплитудно-фазовые распределения объектной и опорной волн являются Фурье-образами и объекта, и опорного источника, то голограмму называют голограммой Фурье. При получении голограммы Фурье объект и опорный источник обычно располагают в фокусе линзы (рис. 13, в). В случае безлинзовой голограммы Фурье опорный источник располагают в плоскости объекта (рис. 13 г). При. этом фронт опорной во7шы и фронты. элементарных волн, рассеянных отдельными точками объекта, имеют одинаковую кривизну. В результате структура и свойства голограммы практически такие же, как у голограммы Фурье. Голограммы Френеля образуются в том случае, когда каждая точка объекта посылает на фотопластинку сферическую волну (рис. 13, <)). [c.47]

Одним из методов получения голограммы эталонной поверхности является голографическая регистрация световой волны, отраженной или прошедшей через эталонный элемент, например линзу. Схема регистрации голограммы аналогична оптической схеме, приведенной на рис. 40, а. На место линзы 4 в оптическую схему помещают. эталонную линзу, профиль которой измерен другими методами. Волна, прошедшая через линзу и представляющая собой предметную волну, посредством зеркал 5 9 освещает фотопластинку 8. Вторая волна, отраженная зеркалами 3 и /о, является опорной волной и также падает на фотопластинку, на которой рег истрируется результат интерференции объектной и опорной волн. Проявленная фотопластинка — голограмма устанавливается с помощью специальных кинематических держателей на прежнее место в оптической схеме. Если ее осветить одной лишь опорной волной, то за голограммой будут распространяться две волны — опорная и восстановленная объектная волна, несущая информацию о профиле. эталонной поверхности. [c.101]

В рассмотренной оптической схеме голографического контроля сферических и асферических поверхностей точечная диафрагма 6 играет важную роль, когда производится контроль неполированных оптических. элементов после различных стадий технологической обработки. Такие элементы, как известно, сильно рассеивают свет за счет щероховатой микроструктуры их поверхности (рис. 40 б). Диафра( ма, установугенная в фокусе этого элемента, будет пропускать те лучи, которые не рассеялись линзой. Волновой фронт нерассеянной составляющей объектной волны не зависит от микрорельефа или шероховатости поверхности линзы, а определяется только ее формой. Поэтому при контроле неполированных изделий используют для сравнения с эталонной волной именно нерассеянную составляющую объектной волны, отфильтровывая другие лучи с помощью диафрагмы. Ясно, что при большом значении шероховатости поверхности рассеяние света будет больше, следовательно, необходимо уменьшать диаметр диафрагмы (на практике используют диафрагмы с/=0,,5- -1 мм). [c.102]

Рассмотрим принципы работы голографического интерферометра фазовых объектов на примере метода голографической интерферометрии двух экспозиций, хотя в. зтом приборе можно применять и другие известные методы (например, метод реального времени). Основы метода двух экспозиций и возможности его практического применения были рассмотрены в гл. 1. Голографическая интерферометрия фазовых объектов отличается следующими особенностями. Во время первой. зкспозиции фотопластинка в голографическом интерферометре освещается опорной и объектной волнами при отсутствии в рабочей [c.106]

Эхо-голограмма. Для того чтобы зарегистрировать на Г. нестационарные поля и процессы, необходимо использовать резонансную среду, у к-рой длина волны Л линии поглощения (с нижнего основного состояния) совпадает с X излучения, экспонирующего Г. [.3]. Такие Г., объединяющие свойства голографии и фотонного эха, наз. эхо-Г. Метод их записи сводится к следующему в исходный момент =0 иа резонансную среду направляется импульс объектной волны /о, к-рый переводит часть атомов среды из основного состояния с энергией в верхнее возбуждённое состояние (рис. 3). В состоянии Sq фаза колебаний атомов в течение нек-рого времени, наз. временем поперечной ре.таксации, остаётся такой же, что и фаза объектной волны при ( = 0. Опорная волна подаётся в виде импульса Iв момент времени t x. Этот импульс обращает на 180° фазы колебаний всех атомов среды, после чего колебания начинают развиваться в обратном направлении. В результате по прошествии времени 2т среда испустит импульс эха 7 , Волновой фроит этого импульса совпадает с фронтом объектной волны. чибо обращён (см. Обращение волнового фронта) в зависимости от того, в какой последовательности иа среду воздействуют импульсы Ig и 7/J. В случае эхо-Г. пространств, па- [c.503]

ГОЛОГРАФЙЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ — получение и интерпретация интерференционных картин, образованных волнами, из к-рых, по крайней мере, одна записана и восстановлена голографически. Взаимодействие восстанавливающей волны со структурой, записанной на голограмме, приводит к восстановлению объектной волны. Если восстанавливающая волна — точная копия опорной, то точно восстанавливаются и [c.505]

В др. методе Г. и. на одной фотопластинке последовательно регистрируют две (или неск.) голограммы, соответствующие разным состояниям одного и того же объекта. Одповремсипо восстанавливаясь, волны, являющиеся копиями объектных волн, существовавших в разное время, интерферируют (метод многих экспозиций). В этом случае восстановленные волны при отсутствии изменений состояния объекта складываются и дают яркое изображение объекта. [c.506]

Процесс реконструкции (восстановления) объектной волны с помон1,ью голограммы изображен на рис. 1, б. На голограмму Н направляется волна Ws toi o же точечного источника S, к-рый использовался при записи голограммы. Оказывается, что структура голограммы именно такова, что в ре.зультате взаимодействия с EI010 восстанавливающая волпа Ws трансформируется в волну VFq, T04t[0 совпадающую с объектной НОЛ нон Wq, записанной на голограмме. [c.509]

В зависимости от геометрия, конфигурации светочувствительной среды, в к-рой зарегистрирована интер-ференц. картина, различают двумерные и трёхмерные голограммы. Запись в двумерных средах относится к тому случаю, когда толщина фотоматериала h много меньше пространств, периода Л регистрируемой интерференц. картипы (рис. 1, а). Отображающие свойства двумерной голограммы ограниченны, Б частности, она неоднозначно восстанавливает волновое поле излучения объекта кроме истинной объектной волны Wo и соответствующего ей истинного изображения объекта О в этом случае восстанавливается ложная, т. н. сопряжённая, волна W" и соответствующее ей ложное сопряжённое изображение О" (рис. 1, б). [c.509]

Преобразавания волновых полей, Динамич. голограммы в отличие от статических, как правило, пе обладают долговременной памятью и поэтому используются не для воспроизведения волновых полей, а для осуществления разл. преобразований этих полей. В частности, свойственная динамич, Г. перекачка энергии между двумя попутными световыми пучками применяется при коррекции излучения лазеров для перекачки энергии сильной волны неправильной формы в слабую правильную волну. В задачах коррекции излучения лазеров широко используется способность осуществлять обращение фронта объектной волны в самый момент её существования. Обран ение фронта свойственно также и статическим голограммам. Обращённая волна Wo, совпадающая по форме с объектной волной Wq, но идущая в обратном направлении, т, е, к объекту [c.510]

О, а не от него, возникает в том случае, когда голограмма Н восстанавливается волной IV5, обращённой до отношению к опорной волне т, е. сходящейся к источнику S, а не расходящейся от него (рис. 1, б). Наиб, важное свойство обращённой волны заключается в том, что при распространении в оптически неоднородных средах она претерпевает фазовые искажения, обратные по отношению к тем, к-рые испытала объектная волна. В результате такая волна образует неиска- [c.510]

S быстро протекающих процессов. Это важно ири взуче-иии редко ловторнющихся явлений и исследованиях в производств, условиях, т. к. информация об объекте записывается за время импульса, а затем может изучаться неограыичсиио долго. Для восстановления объектной волны используется обычно гелпй-неоновый лазер непрерывного действия (см. Газоразрядные лазеры). [c.132]

Осн. допущение при создании К. состоит в том, что комплексная амплитуда объектной волны а(х, ц) считается постожпшн ио модулю в плоскости регистрации и имеет вид а х, i/) = onst ехр (Дф(д- , г/)]. Для получения К. сначала па ЭВМ рассчитывают разность фаз Аф л , у) объектной и опорной волп (т. е. характеристич. ф-цию голо1 раммы) для каждой точки (,г, у) плоскости (рис., о),. затем вычитают величины, кратные 2л, так что фазовая ф-ция у) меняется в пределах только [c.364]

Здесь К — коэф, пропорциональности. Пусть при записи н восстановлении изображения используется плоская опорная волна, тогда 1Аа(х, у) — пост, величина и третье слагаемое в (2) описывает компоненту ноля, амппнтуда к-рой пропорциональна амплитуде волны Ах(х, у), распространяющейся от объекта при записи голограммы. Эта компонента формирует мнимое изображение объекта. Последнее слагаемое в (2) пропорционально комплексно-сопряжённой амплитуде исходной объектной волны, формирующей сопряжённое действит. изображение. При записи голограмм по схеме Габора оба С. и. и фон, определяемый первыми двумя слагаемыми в (2), находятся на одной оси, что затрудняет ваблюдевие восстановлевных изображений. Этот недостаток отсутствует у голограмм, зарегистрированных по схеме Лейта, где С. и. и фон разнесены в пространстве таким образом, что могут наблюдаться раздельно, [c.601]

Следует от.метить, что объемная запись совсем не ограничивается случаем регистрации во встречных пучках и главенствующий характер такой записи это далеко не абстрактная теоретическая истина. В действительности именно двумерная запись является редким исключением, которое в чистом виде встречается на практике только при визуализации акустических полей и полей радиодиапазона. На само м деле с помощью формулы (2) нетрудно подсчитать, что для видимого света с длиной волны X = 0,5 мкм при угле между референтной и объектной волнами 9 = 30° пространственный период картины интерференции, записываемой на голограмме, составляет около 1 мкм, в то время как толщина эмульсионного слоя фотопластинки обычно составляет не менее 6 мкм. Такое соотношение между параметрами эмульсионного слоя и интерференционной картины, как правило, достаточно для того, чтобы полностью подавить ложное изображение, даже в том случае, когда при записи голограммы используется схема Э, Лейта и Ю. Упатниекса. [c.63]

Рис. 35. Обращение волновых полей с помощью голограммы. Голограмма Н, на которой с помощью референтного источника 5 записана волна объекта Wo, при восстановлении волной исходящей из того же источника, воспроизводит волну объекта Wg — продолжение волны Wзаписанной на голограмме. Эта же голограмма при восстановлении волной сходящейся в источник 5, восстанавливает волну W g, сопряженную по отношению к волне объекта Wo, т, е. волну, имеющую ту же форму, что и Wo, но распространяющуюся в обратнохм направлении. Наблюдатель hi видит при этом так называемое псевдоскопическое изображение объекта О. Лицо матрешки видно как бы изнутри — овал лица представляется вогнутым, а нос углублением Обращение объектной волны обусловлено тем. Что отрезкам еЬ и d при реконструкции волной соответствует запаздывание колебаний в точках с и 6 по сравнению с точкой а, а при реконструкции волной Wсходящейся в точку S, этим же отрезкам соответствует опережение, поскольку волна сначала доходит до точек 6 и с и только затем до точки а

Оста овимся кратко на свойствах голограммы, проявляющихся в том случае, когда она реконструируется объектной волной. Рассмотрение проведем на примере Фурье-голограмм, т, е. предположим, что при записи объект О и референтный источник 5 располагаются в плоскости, параллельной поверхности голограммы (рис. 38). Как уже отмечалось, у такой голограммы в первом приближении каждой точке объекта (например, а п Ь) на голограмме соответствуют гармоники распределения плотности почернения и Vj, отличающиеся значением пространственного периода. [c.100]

Рис. 38. Реконструкция голограммы объектной волной. Излучение точки объекта а, взаимодействуя со своей гармоникой v , образованиой на голограмме в результате интерференции излучения точки и референтного источника S, расщепляется на два луча нулевой порядок 1да и луч 1г соответствующий восстановленному нзлученню референтного источника S. Взаимодействуя с чужой гармоникой v. представляющей собой результат записи картины интерференции излучения точки Ь и референтного источника 5, излучение точки а образует луч l t>, который не был записан на голограмме. Аналогично взаимодействует со структурой голограммы излучение точки Ь. Наблюдатель /г, регистрирующий излучение восстановленной таким способом голограммы, вндит на месте референтного источника яркую точку 5, окруженную световым гало лучей, анало гпчных 1 1, и 1ьа- Типичное распределение интенсивности в таком изображении приведено в верхней левой части рисунка

Прежде чем переходить к ашшиэу процесса такой реконструкции, представим для удобства записи пропускание голограммы с помощью постоянной величины, являющейся пространственной частотой интерференционной картины. Можно показать, что в случае, когда изображение объекта формируется двумя линзами, осуществляющими последовательно две операции фурье-преобразования, объектная волна не содержит фазового множителя сферической волны. Действительно, если плоская волна освещает объект с пропусканием Т(хо, о) и дифрагированная этим объектом волна проходит последовательно через две соосные собирательные линзы, причем задняя фокальная плоскость одной и передняя фокальная плоскость второй совпадают (телескопическая система), то распределение комплексных амплитуд в задней фокальной плоскости второй линзы имеет вид [c.16]

Рассмотрим нелинейную регистрацию сфокусированных голограмм в наиболее общем случае диффузно рассеивающего объекта с небольшими, почти зеркально отражающими участками [95-96]. Обычно в результате нелинейной гаюграфической регистрации такого объекта (мы будем проводить сравнение сфокусированных голограмм с наиболее распространенным френелевскими голограммами) в восстановленном поле появляются три нежелательные добавки [97-100]. Это - изображения (причем искаженные из-за изменения кривизны волновых фронтов) в высших максимумах дифракции, диффузно рассеянный фон вокруг изображений (так называемый интермодуляционный шум) и, наконец, ложные изображения в промежутках между соседними дифракционными максимумами. Последние два вида искажений являются наиболее существенными, они обусловлены перекрестной интерференщ1ей (модуляцией) различных пространственных составляющих объектной волны, приводящей к появлению на голограмме дополнительных пространственных несущих. Можно ожидать, что в случае регистрации голограмм сфокусированных изображений, для которых характерна локализованная регистрация информации, зффекты перекрестной модуляции окажутся в значительной степени ослабленными. [c.27]

Форм1фование опорной волны из светового поля, рассеянного голографируемым объектом, представляет интерес в связи с возможностью компенсации нежелательных фазовых искажений объектной волны, приводящих к смазыванию регистр1фуемой голся раммы. [c.39]

К аналогичному результату приводит априорное предположение [121] о том, что при прохождении через диффузный рассеиватель структура поперечных мод становится однородной, т.е. = onst. В зтом случае выражение для объектной волны можно представить в виде [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...