Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Однако более подробный анализ показывает, что бегущие волны интенсивности способны отображать волновые поля не менее точно, чем стоячие [47]. Что же касается рассмотренного эффекта, то оказывается, что закон Снеллиуса выполняется лишь при отражении от неподвижного зеркала. Если же зеркало движется с достаточно большой скоростью, то угол падения перестает быть равным углу отражения. Замечательно, однако, что при этом угол отражения изменяется таким образом, что обеспечивается возможность трансформации волны W2 в волну W1.
В самом деле, несложный расчет показывает, что движущийся волновой фронт W2 встречается с движущимся изофазным зеркалом di вдоль прямой ob — биссектрисы угла, составленного волновыми фронтами W1 и W2. Итак, эффективное положение движущегося зеркала di оказывается таким, что обеспечивает взаимную трансформацию волновых фронтов записанного на голограмме излучения.
Используя аналогичные методы рассмотрения, а также пространственный вариант кинематической теории трехмерной голограммы, нетрудно показать, что в данном случае выполняются условия Брэгга и голограмма с записью бегущих волн интенсивности в отличие от обычной трехмерной голограммы воспроизводит относительный частотный сдвиг интерферирующих волн, и что отображающие свойства бегущих волн интенсивности распространяются также и на случай записи волновых полей с произвольными конфигурациями волнового фронта [47].
Следует заметить, что наиболее оптимальным светочувствительным материалом для записи бегущих волн интенсивности, по-видимому, являются среды, способные к вынужденному рассеянию, причем их резонансная частота должна совпадать с разностью частот объектной и опорной волн [48].
Голограмма с записью бегущих волн интенсивности, которую правильнее следует называть доплеровской, обладает по крайней мере еще одной интересной особенностью. Рассмотрение процесса обращения света такой голограммой показывает, что в этом случае обращенная волна имеет искажения [47]. Анализ наиболее общего случая, когда различие частот объектной и опорной волн обусловлено доплеровским смещением, возникающим при отражении 724 Дополнение. Голография в трехмерных средах
излучения от движущегося объекта, показывает, что упомянутая деформация волнового фронта обусловлена тем, что образуемое обращенной волной изображение воспроизводит движение объекта
Более подробно это явление представлено на рис. 15. В рассматриваемом случае движущийся объект О рассеивает излучение
Рис. 15. К рассмотрению свойств волны, обращенной с помощью доплеровской голограммы. S — источник излучения; О — движущийся объект; d2, d3 — поверхности пучностей бегущей волны интенсивности, образовавшейся при интерференции падающего на объект и рассеянного им излучения; I1, I2, I3 — лучи волны, с помощью которой осуществляется обращение доплеровской голограммы; P — одна из точек объекта; P' — эта же точка в псевдоскопическом изображении, образуемом обращенной волной.
когерентного источника S. Рассеянное излучение, смещенное по частоте вследствие эффекта Доплера, смешиваясь с падающим, образует систему бегущих волн интенсивности с поверхностями пучностей dlt d2, d3, . . . . После материализации в соответствующей среде эти поверхности превращаются в систему движущихся зеркал.
Обращение голограммы осуществляется лучами I1, I2, I3, ... , сходящимися к источнику S. Полученная при этом обращенная волна, так же как и в статическом случае, образует псевдоскопи-ческое изображение. Отличие заключается в том, что псевдоско-пическое изображение при обращении доплеровской голограммы располагается не на том месте, где находился объект в момент, когда он испустил зарегистрированное голограммой излучение, а оказывается смещенным вперед по ходу движения этого объекта (на рисунке псевдоскопическое изображение отмечено штриховой линией). Смещение образованного обращенной волной изображения получается таким, что отраженные голограммой лучи и объект прибывают к месту локализации изображения одновременно.
[491. 10. Регистрация полей, параметры которых изменяются во времени
725
В частности, точка объекта P изображается обращенной волной в положении P'; это есть положение, в котором окажется точка P через промежуток времени, необходимый свету для того, чтобы пройти путь от точки P до голограммы и обратно до точки P'.
Такая несколько мистическая способность голограммы предсказывать положение объекта в будущем становится понятной, если перейти к системе координат, связанной с движущимся объектом. В этой системе отсчета волна интенсивности становится неподвижной относительно объекта, и доплеровская голограмма переходит в обычную статическую. При этом предсказание положения объекта в будущем сводится к тривиальной неизбежности фокусировки обращенной волны на объект.
С познавательной точки зрения данный эффект интересен как проявление принципа относительности в голографии. Возможно, он найдет применение при исследовании деформаций, ускорений и вращений движущихся тел.
Способность доплеровской голограммы регистрировать значения меняющегося волнового поля в каждый данный момент времени не является пределом возможностей голографии в направлении отображения временных характеристик волновых полей. Оказалось, что, записав голограмму в так называемой резонансной среде, можно, кроме того, также и запомнить, а затем воспроизвести всю последовательность изменений волнового поля во времени.
