Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Если при получении голограммы фотопластинка экспонировалась в свете нескольких спектральных линий (например синей, зеленой и красной), то каждая длина волны образует в фотоэмульсии свою дифракционную структуру. При восстановлении изображения соответствующие длины волн будут выделяться из сплошного спектра, что приведет к восстановлению не только фронта, но и спектрального состава световой волны, т. е. к получению цветного изображения.
J Если необходимо получить большое число голограмм одного и того же объекта, то можно сделать необходимое -число копий с одного оригинала. При этом для копирования голограмм можно использовать нелазерный источник света И очень простые оптические схемы. Соответствующие методы позволяют получить копии, которые восстанавливают изображения, мало отличающиеся от тех, которые дает голограмма — оригинал. Это свойство может быть использовано в серийном производстве голограмм и оптических элементов на их основе.
- ' . ч'
V ¦
4. Голографическая интерферометрия
Шг
Ж Голографическая интерферометрия — один из наиболее JВажных и развитых разделов голографии. Уникальные возможности голографической интерферометрии нашли ши-
27 рокое практическое применение не только в академических научно-исследовательских центрах, но и в заводсюих лабораториях и цехах.
В основе разнообразных методов голографической интерферометрии лежит принцип сравнения двух волновых фронтов, причем один из них или оба записывают и восстанавливают голографическим методом.
Имеется несколько вариантов метода голографической интерферометрии: метод двух экспозиций, метод реального времени, метод усреднения во времени и стробогологра-фический метод.
Наиболее распространен метод двух экспозиций. Сначала получают голограмму исследуемого предмета в первоначальном состоянии, т. е. не нагруженного, не нагретого и не деформированного. Затем предмет подвергают внешним воздействиям и на ту же фотопластинку записывают голограмму его измененного состояния. При восстановлении изображения с двукратно экспонированной голограммы наблюдается результат интерференции полей, существующих в разные моменты времени — во-первых, волнового поля, несущего информацию о первоначальном состоянии объекта, и, во-вторых, волнового поля, несущего информацию о его измененном состоянии. В результате на изображение объекта накладывается сеть интерференционных полос, по которым определяют изменения, происшедшие с объектом. Метод двух экспозиций применяют для изучения поверхностной деформации тел, контроля сварных швов, обнаружения трещин, пузырей, непроваров и т. п.
В методе двух экспозиций используется голографичес-кая схема, п одобная изображенной на рис. 4. Для примера предположим, что объектом в этой схеме служит турбинная лопатка и что определяется ее отклик на воздействие механической силы. На одну фотопластинку регистрируются две голограммы объекта, находящегося в двух разных состояниях: ненагруженном и нагруженном. При освещении проявленной фотопластинки восстанавливающей волной, идентичной опорной волне, использовавшейся на стадии регистрации, наблюдатель, смотрящий через голограмму, увидит трехмерное мнимое изображение турбинной лопатки с наложенной на него картиной интерференционных полос (рис. 7). Наблюдатель заметит также, что полосы локализованы в пространстве, причем не обязательно на поверхности турбинной лопатки, и слегка смещаются и изменяют свою форму при изменении направления наблюдения. Ана-
28 лиз наблюдаемой интерференционной картины позволяет выявить созданные нагрузкой деформации и установить опасные места.
Рис. 7. Схематическое изображение интерференционной картины, возникающей при исследовании турбинной лопатки методом двух
экспозиций
Второй метод голографической интерферометрии — метод реального времени — соответствует методу двух экспозиций. Разница между ними заключается лишь в том, что при использовании реального времени вместо второй экспозиции голографическое изображение непосредственно «интерферирует» с предметом, с которого получена голограмма. При восстановлении опорный и объектный пучки освещают голограмму и объект, с которого она получена. Отраженные волны интерферируют между собой. Это позволяет сравнить реальный объект с «идеальным», т. е. эталонным объектом. Он может быть представлен, например, _ голограммой, синтезированной на ЭВМ.
Третий метод голографической интерферометрии — метод усреднения во времени. Его назначение — изучение формы колебаний объектов при воздействии на них периодической нагрузки. Голограмма в этом случае экспонируется в течение промежутка времени, значительно пре-
29 вышающего период колебаний исследуемого объекта, и в результате ее восстановления будет получено контурное изображение стоячих волн, установившихся на колеблющейся поверхности объекта. Несмещающиеся точки объекта называются узловыми и на интерферограмме имеют вид ярких пятен.
Допустим, что необходимо выявить, как влияет вибрация на изменение формы турбинной лопатки, колеблющейся с некоторой частотой. Голограмма регистрируется непосредственно в процессе работы. При этом интерференционная картина на фотопластинке усредняется во времени. Вибрирующие места кажутся темнее, ибо соответствующие полосы на голограмме размыты. Наиболее яркая полоса располагается по узловой линии. Каждая из последующих, уменьшающихся по яркости полос объединяет точки объекта, колеблющиеся с одинаковой амплитудой. Основным преимуществом измерения вибрации таким способом является бесконтактность.
