Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Определим максимальную скорость точки предмета, которая возможна в схеме получения голограмм, изображенной на фиг. 11.11. Из лазерного пучка, фокусирующегося в точке L, формируется пучок, освещающий объект S в направлении LS, и опорный пучок, распространяющийся в направлении LH. Опорный пучок, прошедший путь LH, и свет, отраженный от S, интерферируют в плоскости голограммы в точке Н. Любое перемещение точки S не по поверхности эллипсоида с фокальными точками L и H приводит к изменению длины оптического пути LSH, а следовательно, и интерференционной картины в точке H [11.11]. Если точка S движется по поверхности эллипсоида, то ее скорость ограничивается только требуемым разрешением изображения, как в обычной фотографии. Наихудшим случаем является перемещение точки S в направлении, нормальном к поверхности эллипсоида. Пусть максимально допустимое перемещение s в этом направлении за время экспозиции 2At таково, что вызывает изменение оптической длины пути LSH на величину AL = Х/2. Тогда для максимальной возможной скорости v получим v = s/2 At. Из фиг. 11.11 видно, что
AL -= 2s cos а = -у ,
безопасное освещение живых объектов
371
или
%
S = -.-
4 cos а
и
V ~' 8Ai cos а 9
где 2а = /. LSH. Полагая а = 30°, X « 7 40"7 м и = 15 40~9 с, находим, что v « 6,7 м/с. Для предметов, освещенных сзади,
ФИГ. 11.11. Схема для вычисления максимально
допустимой скорости точечного объекта.
например пули на фиг. 11.8, где L, S и H располагаются на одной линии, а а = 90°, максимальная возможная скорость определяется только требуемым разрешением изображения х).
§ 8. Безопасное освещение живых объектов
Лазерное излучение может быть сфокусировано хрусталиком глаза на сетчатку в виде маленького пятна высокой интенсивности, поэтому важно знать, при какой пороговой плотности энергии, падающей на единицу площади сетчатки, происходит ее разруше-
г) В рассматриваемом случае предметный пучок образуется не вследствие рассеяния света движущейся пулей, а вследствие рассеяния света неподвижным диффузным экраном, на фоне которого движется пуля. Этим и объясняется снижение требований к максимальному перемещению пули за время экспозиции.— Прим. ред.
24*
372
ГОЛОГРАФИЯ G ИМПУЛЬСНЫМИ ЛАЗЕРАМИ
ГЛ. 11.
ние, и ни в коем случае не допускать превышения этого порога. Американская конференция специалистов по промышленной гигиене (AGGIH) [11.22] опубликовала следующие данные по максимально допустимой плотности энергии импульса, еще безопасной для сетчатки х):
Лазер с модулированной добротностью (длительность импульса 30-Ю"9 с): 0,07 Дж/см2.
Обычный лазер (длительность импульса 200 •1O-6 с): 0,85 Дж/см2.
Поскольку при получении голографических изображений человека наиболее подходящим источником является одночастотный лазер с модулированной добротностью, мы должны руководствоваться первым из приведенных значений плотности энергии, равным 0,07 Дж/см2.
Предположим, что прямое или зеркально отраженное излучение одночастотного лазера с модулированной добротностью, имеющее равномерную интенсивность /о, падает на роговицу глаза. Пусть R — радиус зрачка, а / — фокусное расстояние хрусталика. Подставляя (6.63) в (6.64) и умножая (6.24) на комплексно-сопряженную величину, получаем распределение интенсивности / (г) по сетчатке в задней фокальной плоскости хрусталика:
TM~(^L\2T (2яДгА/) л Xf ) 10 (StRrM)Z 4
где мы положили а\ = J0, а г — радиальное расстояние от центра сфокусированного пятна (в плоскости сетчатки). Если г = 0, то / (г) принимает максимальное значение, равное
Если выражение для интенсивности проинтегрировать по длительности импульса, то интенсивность можно записать через плотность энергии. В частности, если Ес^ч — максимально допустимая плотность энергии на сетчатке, a EVQV — соответствующая плотность энергии на роговице, то для максимально допустимого значения последней величины имеем
F ~l Xf V F ^рог ~ I J ^сетч-
Принимая X = 7 -10~7 м, / = 15 мм, 2R = I мм (максимум) и Ясетч = 0,07 Дж/см2, получаем ?рог = 5,2 Л0~9 Дж/см2. Даже при использовании самых чувствительных фотоматериалов, применяющихся для записи голограмм, плотность энергии должна
г) Предельная плотность энергии для кожи установлена равной !О"3 Дж/см2.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ГОЛОГРАФИИ
373
составлять около Ю-6 Дж/см2 (см. § 9). Поскольку на опорный пучок приходится большая часть этой величины, то очевидно, что для предохранения сетчатки от травм необходимо особенно остерегаться случайных отражений опорного пучка.
Допустим, что соответствующие меры предосторожности приняты и на объект падает только излучение, прошедшее через диффузный экран, как показано на фиг. 11.9. Обычно расстояние s от глаза человека до экрана гораздо больше фокусного расстояния / глаза. Следовательно, малая область A8 экрана отображается на сетчатке в задней фокальной плоскости глаза еще меньшей областью Аг. Из простых геометрических соображений получаем, что площади областей относятся как A8IAr = (slff. Положим далее, что плотность энергии на экране равна E8 и что область As экрана рассеивает падающую на нее энергию E8As в телесный угол Qs. Если диаметр зрачка есть D, то телесный угол, под которым он виден из плоскости экрана, равен TcD2IAs2; тогда доля энергии, падающей на сетчатку, составляет TiD2IAs2Q8. Следовательно, энергия ЕгАг, которую получает сетчатка (Eг — плотность энергии на сетчатке), запишется в виде
