Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
метод!' называемый голографией~1тгр'й~петтеводв с греческого означает
"полная запись"), был развит английским ученым Деннисом Габором в 1947 г.
За этот метод в 1971 г. ему была присуждена Нобелевская премия *.
В чем заключается принцип голографии? Как можно регистрировать и
восстанавливать всю информацию о предмете?
Голография обязана своим возникновением основным законам волновой" оптики
- законам ин'ГЩЦёрёНЦИИ и "Дифракции.--------------------------
Если мы хотим регистрировать и восстанавливать волну, то необходимо уметь
регистрировать и восстанавливать амплитуду и фазу ** идущей от предмета
волны. Такая возможность препстав-ляется в связи с тем, что фазовая и
а^литудная~ информация заложена в"фбрмуле (473)"гл. IV, где
?(-, = Eh + El, + 2Е01Е02 cos (а2 - аг). (8.1)
Как видно из этого выражения, распределение интенсивности r.jlh-
т^рференционной картине ппрепеляртея-крпме амплитуд шг-терферируюТЦИх
волн ~тЯкжё~иразностью их фаз. Следовательно, для~рщиы нации как фазовой,
так и амплитудной информации необходимо кроме волны, идущей от предмета
(ее будем называть предметной или сигнЗльной волной), иметь еще одну
когерентную с ней волну (которую принято называть опорной волной).
Таким образом, приходим к выводу: для регистрации и восста-
новления~волны, дифрагированной предметом (следовательно, про-
ысдулиргЯГаннои как по фазе, так и по амплитуде), необходимо за-ставить
ее проинтерферировать с когерентной опорной волной с из-^естнби~фазой.
затем с помощью опорной~волны извлечь из общей ^нтррфрррнпипннпи кяртрны
предметную~^олнуГЭтсгтг~еСТБ=°йаея
* См.: Г а б о р Д. Нобелевская лекция. УФН, т. 109, вып. 1, 1973, с. 6.
** Полагаем, что вторичные волны, исходящие от объекта в результате
рассеяния от него, обладают той же частотой, что и падающие. Отражающий
объект, обладающий таким свойством, называется рассеивателем Рэлея.
205
голографирования. Ее практически можно осуществить следующим образом.
ГолпгиаФипование. Восстановление изображения предмета. Уши*
ренный с помощью простого оптического устройства пучок лазера' (рис. 8.1)
одновременно направляется на исследуемый объект и на зеркало. Отраженная
от зеркала опорная волна * и рассеянная объектом световая волна падают на
обычную фотопластинку7~где происходит регистрация возникшей сложной
интерференционной картины, после соответствующей экспозиции фотопластинку
проявляют, в результате чего получается так называемая голограмма -
зарегистрированная на~Ф5топл1стйнке интерференци-_онная картина,
полученная при наложе-нии опорной и предметной волн. Голограмма внешне
похожа на равномерно засвеченную плзстинку^если не обращать внимания на
отдельные кольца и пятна, вЧ)Вник1Шё~вследств~ие дифракции света iffi"
Нылйнках и не имеющие отношения к^Тгнфбрмации об объекте.
Для' восстановления волнового поля предмета, тем самым-для получения его
объемного изображения, голограмму помещают в то место, где была
расположена Фотопластинка при фотографирова-нии, и затем освещают
голограмму световым пучком того же лазера под тем Жё~угЛодг под
которым^было осущест-влёно1)КСпонированиё. При этом происходит /тфраедия
опорной волны на голе-грамме и мы видим объемйое со всеми
присущими~'самому объекту ^ррйствпмн (р п°м ^r,vpameT^n также
ращтррдетщне освещенности, как и в объекте) "мнимое" изображение. Оно
кажется нам настолько реальным **, что даже иной раз появляется желание
потрогать предмет. Разумеется, это невозможно, так как в данном случае
иузображение образовано голографической копией волны7~рвссеян-
нбй~~предметом во время записи голограммы".-
Отто л ог р а ммыТТлаз'п оп ада ёТточпо такая же волна, какая по-, пала
бы от самого предмета. Кроме мнимого~иЗображШШя полу-
чНётсяТщГже"действительное изображение объекта, имеющее рельеф,
противоположный рельефу самого объекта, (рис. 8.1, а), если наблюдение
ведется справа от голограммы, как показано на рис. 8.1, б. В этом случае
трудно наблюдать действительное изображение не-
* В качестве опорной волны, как правило, используются плоские или
сферические волны.
** При желании его сфотографировать мы должны, так же как и при обычном
фотографировании, выбрать соответствующую диафрагму для обеспечения
глубины резкости; разглядывая ближние и дальние точки предмета, мы должны
будем по-разному аккомодировать глаз, меняя положение головы.
Зеркало
"Мнимое" изображение
<?Действительное$4^,' изображение
Рис. 8.1
206
вооруженным глазом. Если осветить голограмму с обратной стороны
обращенным опорным пучком так, чтобы _все лучи пучка были надавлены
противоположно J1VMHM первоначального опорного пучка,
^Гв^ёсге'первоначального расположения предметгГвозникае.т ией-ёШгге лыгае
и зоб р а же н не, доступное наолюдениЮ невооруженным гла.Итм. Его можно
зарегистрировать на фотопластинку без применения линз! " ¦ -
НгГпервый взгляд, удивительным является тот факт, что позитивные и
негативные варианты обычной голограммы восстанавливают совершенно
