Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Голографическая интерферометрия в реальном времени усложняется рядом факторов. Чтобы интерференционная картина наблюдалась вообще и чтобы по ней можно было судить о смещении предмета, положение предмета и его освещение при наблюдении через обработанную голограмму, установленную в исходное положение, должны быть точно такими же, как при получении голограммы. Это обычно означает, что предмет и оптические детали голографической установки либо должны оставаться в фиксированном положении в течение времени между экспонированием и наблюдением, либо могут быть возвращены в исходное положение с большой точностью. Совместить интерференционную структуру, образованную предметным и опорным пучками во время наблюдения, со структурой, которая зарегистрирована на голограмме, необходимо с точностью до долей расстояния между полосами. Эта задача упрощается, когда угол между предметным и опорным пучками мал. Дополнительная трудность связана с усадкой эмульсии, сопровождающей мокрый процесс обработки фотографической пластинки. Это вызывает неизбежные искажения восстановленных волновых фронтов и соответствующее искажение наблюдаемой интерференционной картины. Кроме того, до тех пор пока фотопластинка не высохнет полностью, усадка продолжается, что затрудняет установку голограммы с помощью исходного опорного пучка.
Несмотря на такие трудности, можно получить высококонтрастные интерференционные полосы (фиг. 15.2). Приведенная на фотографии интерференционная картина, полученная в реальном времени, характеризует деформации вблизи прорези в металлической вилке, подвергнутой напряжению [15.8]. Голография в реальном времени имеет определенные преимущества, а именно позволяет производить непрерывную регистрацию смещений шероховатой
476
ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ
ГЛ. 15.
ФИГ. 15.2. Интерференционные полосы вблизи про-
рези в металлической вилке, подвергнутой напряжению. (По Дадерару [15.8].) Картина наблюдалась в реальном времени.
§ 2. ДВУХЭКСПОЗИЦИОННАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ 477
поверхности без контакта с ней и без ее разметки (что необходимо, например, в методе муаровых полос). Вторым очень полезным преимуществом перед методом двух экспозиций является возможность путем небольших смещений голограммы получать оптимальное для количественной интерпретации расположение интерференционных полос [15.9].
§ 2. Двухэкспозиционная интерферометрия
Непрерывное наблюдение смещения поверхности относительно ее начального состояния может в некоторых случаях давать больше информации, чем это необходимо. Если достаточно зерегистриро-вать относительное смещение поверхности, которое произошло за определенный интервал времени, то можно применить метод, свободный от экспериментальных трудностей, возникающих при использовании интерферометрии в реальном времени. Этот метод заключается в том, что голограмма до фотографической обработки экспонируется дважды: один раз, когда поверхность находится в исходном состоянии, другой раз — когда она деформирована. При обеих экспозициях используется одинаковая опорная волна. В этом методе двух экспозиций, или временного интервала, не возникает проблемы совмещения восстановленной волны с волной, идущей от предмета. После того как экспонирование голограммы закончено, нас уже не интересует ни сам предмет, ни оптические элементы голографической установки. Как волна сравнения, характеризующая начальное состояние поверхности, так и волна, соответствующая измененному состоянию поверхности, восстанавливаются одновременно при освещении голограммы волной, подобной исходной опорной волне. К восстанавливающему пучку предъявляются такие же требования, как и при освещении любой обычной голограммы. Искажения, обусловленные усадкой эмульсии, одинаковы для обеих восстановленных волн и поэтому не влияют на расположение полос, образованных при их интерференции. Тем не менее на изменение микроструктуры поверхности налагаются такие же ограничения, как и в методе реального времени.
Освещение дважды экспонированной голограммы позволяет не только одновременно восстановить две волны, которые рассеивались предметом в разные моменты времени, но и дает возможность наблюдать их интерференцию в идеальных условиях. На каждую из волн может приходиться половина полной дифракционной эффективности. При этом их интенсивности будут равны, и интерференционные полосы, которые они образуют, будут иметь высокую видность, или контраст. В дальнейшем мы можем рассматривать два мнимых изображения поверхности предмета, образован-
478
ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ
ГЛ. 15.
ные восстановленными волнами, как две немного отличающиеся физические поверхности. Представим себе, что эти поверхности, соответствующие начальному и конечному состояниям, одновременно освещаются когерентным светом, первоначально освещавшим предмет. Если начальное и конечное состояния поверхности предмета одинаковы, то интерференционная картина, получающаяся в методе двух экспозиций, отличается от интерференционной картины в реальном времени в одном отношении. Каждая восстановленная волна отрицательна по отношению к исходной предметной волне, и, следовательно, когда начальное и конечное состояния одинаковы, восстановленные волны складываются и дают яркое изображение предмета.
