Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
2. Пятнистая структура
Поскольку волны, восстанавливаемые с голограмм, полученных с диффузными предметными пучками, являются копиями волн, испускаемых предметами, освещенными лазерным светом, в этом случае возникают те же проблемы, что и при наблюдении диффузно рассеивающих объектов, освещенных лазером. Наблюдателю, рассматривающему либо изображение, либо предмет, мешает пятнистая структура, из-за которой наблюдаемая поверхность кажется состоящей из отдельных светящихся точек.
*) В общем случае продольное увеличение линзы отличается от поперечного, а потому продольные и поперечные масштабы будут искажены. Поэтому нормальную глубину будет иметь только изображение, полученное при увеличении, равном единице.— Прим. ред.
§ 3. СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГОЛОГРАММ РАЗЛИЧНОГО ТИПА 233
Размер отдельных пятен определяется наименьшей апертурой приемника (например, радужной оболочки глаза) и расстоянием до наблюдаемой поверхности [8.11]. В любой области поверхности, меньшей предела разрешения, имеется множество рассеивающих центров. Компоненты комплексной амплитуды света, рассеянного разными центрами, будут иметь разные фазы, но так как свет когерентен, то разность фаз постоянна во времени и компоненты амплитуды складываются. Наблюдатель, неспособный разрешить отдельные рассеивающие центры, воспринимает свет, исходящий от (этой) малой области, как небольшое пятно равномерной интенсивности, величина которой определяется результирующей фазой складывающихся амплитуд. Даже при равномерном освещении поверхности будет казаться, что интенсивность наблюдаемого отраженного света хаотически меняется от пятна к пятну, так как интенсивность в каждом из них определяется суммарной амплитудой, возникающей при когерентном сложении амплитуд рассеянного света, имеющих случайные фазы. Если наблюдатель изменит свое положение так, чтобы видеть поверхность под другим углом, то световые лучи, идущие от поверхности к наблюдателю, пройдут по другому пути. Фазы компонент, образующих суммарную амплитуду света, идущего от каждого из предельно разрешимых при наблюдении пятен, также изменяются, и соответственно с этим изменяется яркость пятен. Непрерывное смещение наблюдателя ведет к усреднению интенсивности, изменениями которой обусловливается пятнистая структура, в результате чего улучшается качество восприятия. Однако такой способ не очень удобен при рассмотрении мелких деталей, и наличие пятнистой структуры в этом случае будет препятствовать качественному восприятию и создавать неудобства при наблюдении. (Более подробно эффект пятнистости описан в гл. 12.)
§ 3. Схемы получения голограмм различного типа 1. Голограммы Френеля
Если светочувствительный материал, предназначенный для регистрации голограммы, например фотопластинка, помещается в области дифракции ближнего поля (области дифракции Френеля) на произвольном расстоянии от источника опорной волны, то получается голограмма, которую называют голограммой Френеля. Это наиболее простой способ регистрации голограммы, так как он позволяет получать голограмму и затем восстанавливать волновой фронт без использования линз или каких-либо других оптических устройств. За исключением некоторых особенностей, свойственных безлинзовым фурье-голограммам, которые мы обсуждали в гл. 3, все рассмотренные ранее свойства голограмм пред-
234
АНАЛИЗ ПЛОСКИХ ГОЛОГРАММ
ГЛ. 8-
ставляют собой свойства голограмм Френеля. Последние относятся к наиболее распространенному типу голограмм и могут быть получены по схемам, представленным на фиг. 7.1, 7.19; общий вид установки представлен на фиг. 7.20, а фотография полученной голограммы — на фиг. 7.21. Для освещения голограммы на стадии восстановления можно использовать установку, схема которой показана на фиг. 7.22; при этом образуется трехмерное изображение предмета, подобное показанному на фиг. 7.23. На фиг. 2.4 приведена использовавшаяся на ранней стадии развития голографии схема получения голограммы с осевым опорным пучком.
2« Голограммы сфокусированных изображений
При использовании в схеме получения голограмм линз или других оптических элементов, формирующих изображение, и соответствующем их расположении можно получить голограмму, обла-
ФИГ. 8.20. Получение голограммы сфокусирован-
ного изображения.
дающую рядом полезных свойств. Предположим, что фотопластинку на фиг. 8.19 смещают так, что она оказывается в плоскости центрального сечения изображения, сформированного линзой (фиг. 8.20). Если теперь ввести опорный пучок, то мы получаем голограмму сфокусированного изображения [8.12, 8.13, 8.20*]. На стадии восстановления с исходной опорной волной часть изображения, восстановленного с помощью голограммы, будет мнимой, а часть — действительной. Наблюдатель не заметит существенно-
СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГОЛОГРАММ РАЗЛИЧНОГО ТИПА
235
го различия между этим изображением и изображением, восстанавливаемым с помощью безлинзовой голограммы Френеля. Однако теперь угол, под которым может рассматриваться изображение, ограничен апертурой линзы, и центр трехмерного изображения будет казаться расположенным в плоскости голограммы. Достоинство этого способа заключается в уменьшении требований к коге-
