Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
2тг0го
ФИГ. 1.18.
Степень пространственной когерентности |jms| как функция радиуса источника и угла, под которым из источника виден отрезок прямой, соединяющей две рассматриваемые точки.
48
ВВЕДЕНИЕ B ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ГЛ. 1.
источника. Мы видим, что в области центрального максимума степень пространственной когерентности тем больше, чем меньше источник и чем он дальше находится (т. е. чем меньше угол 9).
ЛИТЕРАТУРА
1.1. GABOR D., Nature, 161, 777 (1948).
Новый принцип микроскопии.
1.2. GABOR D., Proc. Roy. Soc, А 197, 454 (1949). Микроскопия на основе метода восстановления волнового фронта.
1.3. GABOR D., Proc. Phys. Soc, В 64, 449 (1951). Микроскопия на основе метода восстановления волнового фронта, II.
1.4. LEITH Е. N., UPATNIEKS J., Journ. Opt. Soc. Amer., 52, 1123 (1962).
Восстановление волнового фронта и теория связи.
1.5. LElTH Е. N., UPATNIEKS J., Journ. Opt. Soc. Amer., 53, 1377 (1963).
Восстановление волнового фронта в случае непрерывных тоновых объектов.
1.6. LEITH Е. N., UPATNIEKS J., Journ. Opt. Soc. Amer., 54, 1295 (1964).
Восстановление волнового фронта от объемных предметов при диффузном освещении.
1.7. BRAGG W. L., Proc. Camb. Phil. Soc, 17, 43 (1912). Дифракция коротких электромагнитных волн на кристалле.
1.8. VAN HEERDEN P. J., Appl. Opt., 2, 393 (1963).
Теория хранения информации в твердых телах.
1.9. PENNINGTONK. S.,LINL.H., Appl. Phys. Lett., 7, 56 (1965). Восстановление многоцветного волнового фронта.
1.10. ДЕНИСЮК Ю. H., ДАН СССР, 144, 1275 (1962).
Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения.
1.11. ДЕНИСЮК Ю. H., Оптика и спектроскопия, 15, 522 (1963). Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения.
1.12. STROKE G. W., LABEYRIE A. E., Phys. Lett., 20, 368 (1966).
Восстановление голографиче-ских изображений в белом свете при использовании дифракционного эффекта Липпмана — Брэгга.
1.13. BORN M., WOLF E., Principles of Optics, Oxford, 1964. (Имеется перевод: М. БОРН, Э. ВОЛЬФ, Основы оптики, M., 1970.)
Глава 2
РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
Первоначальное назначение голографии заключалось в создании электронно-микроскопического метода получения изображений объектов атомных размеров. К 1947 г., когда была изобретена голография, разрешающая способность электронно-оптических систем микроскопов имела величину порядка 10 А, и было ясно, что сферическая аберрация ограничивает предельное разрешение величиной около 5 А. Габор пришел к мысли, что аберрационное изображение, созданное объективом микроскопа, сохраняет всю информацию об объекте, хотя и в закодированной некоторым образом форме. Если бы удалось как-то декодировать аберрационное изображение, то предело разрешения электронного микроскопа можно было бы свести к 1 А, что позволило бы наблюдать атомную структуру.
Габор решил вообще избавиться от объектива электронного микроскопа и производить операцию декодирования фотографической записи несфокусированных электронных волн, дифрагировавших на объекте. Запись электронного волнового поля, или голограмма, декодируется при освещении ее когерентным видимым светом, причем часть освещающей волны дифрагирует на голограмме. Волны, возникающие при процессе вторичной дифракции, являются оптическим эквивалентом несфокусированных электронных волн. Они создают увеличенное оптическое изображение исходного объекта. Чтобы добиться желаемого результата, световой пучок, освещающий голограмму, должен быть точной по масштабу имитацией электронного пучка. При этом масштаб задается отношением длины волны видимого света и электронных волн.
Если голограмма подвергается увеличению в соответствии с этим масштабом, возникает свободное от искажений оптическое изображение с увеличением, соответствующим отношению длин волн.
Чтобы проверить правильность теории, Габор получил первую голограмму в видимом свете, а не в электронных волнах. Хотя этот сдвиг в оптический диапазон спектра оказался шагом в нужном направлении, все его значение могло быть оценено только после того, как в распоряжении исследователей появились лазерные источники света.
4—0930
50
РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
ГЛ. 2-
§ 1. Рентгеновский микроскоп Брэгга
Идея создания подобного двухступенчатого безлинзового метода микроскопии, основанного на восстановлении волновых фронтов, возникла в рентгеновской кристаллографии, где в течение ряда лет производились исследования расположения атомов в кристаллах, несмотря на отсутствие объективов для рентгеновских лучей. Еще в 1929 г. Лоуренс Брэгг смог получить оптическое изображение расположения атомов в кристалле диопсида [2.1]. Метод Брэгга основывался на оптическом фурье-синтезе. Как указывалось в гл. 1, § 6, любое пространственное распределение света, в частности оптическое изображение атомов в кристаллической структуре, может быть разложено на фурье-ком-поыенты, т. е. на ряд синусоидальных составляющих (решеток). Суперпозиция этих составляющих дает изображение. Брэгг сознавал, что полученные обычным способом данные о дифракции рентгеновских лучей содержат сведения об амплитуде и ориентации этих синусоидальных решеток. Идея его работы заключалась в построении систем полос, соответствующих дифракционным данным, и в совмещении их на фотопластинке, что привело к созданию так называемого «рентгеновского микроскопа» [2.2, 2.3]. Габор в своей первой статье по голографии [2.4] указывает, что этот рентгеновский микроскоп послужил отправной точкой при разработке его идей. Краткое рассмотрение метода Брэгга откроет основу, на которой Габор построил голографию. Брэгг смог достичь успеха в построении различимого изображения атомной структуры благодаря непосредственному применению принципа суперпозиции систем синусоидальных полос. На экран проецировалось несфокусированное изображение фотоснимка системы непрозрачных цилиндрических стержней (расположенных так, что их оси были параллельны плоскости фотопластинки, а расстояние между осями в два раза превышало диаметр). На экране возникала приблизительно синусоидальная система полос. Сорок таких систем полос, расстояние между которыми и ориентация определялись рентгеноспектральными данными диопсида, последовательно проецировались на укрепленную на экране фотобумагу. После ее проявления на ней получалось изображение расположения атомов в кристалле. Многократное экспонирование приводило к падению контраста изображения, и Брэгг искал метод, который позволял бы сразу же сформировать весь набор требуемых систем полос в плоскости изображения. Он выбрал схему Юнга, в которой система синусоидальных полос возникала в результате интерференции света на двух отверстиях. Непрозрачная пластинка, в соответствующих местах которой были просверлены отверстия, при освещении когерентным светом созда-
