Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Изменение частоты световых колебаний воспринимается нашим глазом как изменение цвета. Так, самые «медленно меняющиеся» из видимых глазом световых волн имеют частоту v=5• 10м Гц и соответствуют красному Цвету. Самые «быстроизменяющиеся» световые волны имеют примерно в 1,5 раза большую частоту и соответствуют фиолетовому цвету. Свет распространяется в пространстве с наивысшей возможной скоростью ?'=300 тыс. км/с. Быстрее света ничто не может двигаться. За время одного периода световых колебаний, соответствующих . красному цвету, световая волна проходит путь в А=6- 10 ' м. Этот путь представляет собой длину световой волны — расстояние в пространстве, на котором повторяются одинаковые фазы колебаний электромагнитного поля, например максимумы электрического поля. Электромагнитная волна, колебания в которой происходят с одной строго постоянной частотой, называется монохроматической (одноцветной).
Если электромагнитная волна яиляется плоскополяри-зованной, то вектор электрического поля колеблется в одной плоскости, а вектор магнитного поля — в другой, перпендикулярной первой.
Свет, испускаемый каким-либо отдельно мятым элементарным излучателем (атомом, молекулой), в каждом акте излучения всегда поляризован. Но макроскопические источники света состоят из огромного числа таких частиц — излучателей, а пространственная ориентация векторов электрического и магнитного полей, а также моменты актов испускания света отдельными частицами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении напраиление векторов электрического и магнитного полей непредсказуемо. Подобное излучение называется неполяризованным, или естественным светом.
Электромагнитные колебания обладают энергией, что означает их способность совершать работу. Способность 4 света преобразовывать энергию электромагнитных волн в другие виды энергии воспринимается нами как различные проявления действия света. Так, под действием света изменяются цвета некоторых веществ, происходит реакция в них. На этом эффекте основывается фотография. Световые волны возбуждают зрительные нервы нашего глаза, благодаря чему процесс видения оказывается возможным.
Так что же физически представляет собой процесс видения? Для ответа на этот вопрос рассмотрим простейший случай — синусоидальную (монохроматическую) волну, распространяющуюся в одном направлении. Тогда в любой момент времени t картина волны будет иметь вид синусоиды ^ с соответствующими данной волне параметрами v (частота излучения) и T (период колебаний). Если же возьмем какую-либо фиксированную точку на пути распространения волны и рассмотрим изменение амплитуды волны в этой точке со временем, то увидим, что эта амплитуда изменяется также по синусоидальному закону, с тем же периодом колебаний Т. Для того чтобы описать волновой процесс одновременно во времени и пространстве, достаточно представить себе, что синусоидальная волна движется параллельно самой себе вдоль какой-либо оси. При этом достаточно рассматривать движение такой точки на кривой, которая будет характеризоваться двумя параметрами: амп-
8 дитудой и фазой, их значения зависят от расстояния между выбранной точкой и источником излучения.
Предположим теперь, что в пространстве расположен точечный монохроматический источник, испускающий волны равномерно во всех направлениях. В этом случае в любом направлении от источника волновой процесс будет описываться одной и той же синусоидальной кривой. Чтобы охарактеризовать распространение этих волн в пространст-- ве, необходимо рассмотреть движение уже не одной точки, а целого семейства точек, расположенных на одинаковом расстоянии от источника излучения, т. е. точек, в которых все волны имеют одну и ту же" фазу. Поверхность, образуемая в пространстве этими точками, называется волновым фронтом. По форме волновых фронтов различают волны плоские (плоские волновые фронты), цилиндрические (цилиндрические волновые фронты) и сферические (сфери-I ческие волновые фронты). Волновые фронты точечного источника, излучающего равномерно во все стороны, имеют форму концентрических сфер (в плоскости они будут выг-S лядеть как концентрические окружности), распространяющихся от источника со скоростью света с: по мере удаления от источника радиус этих сфер увеличивается. Следовательно, определив в какой-либо точке пространства кривизну волнового фронта, мы в принципе можем определить расстояние до источника излучения.
Если на пути распространения световой волны оказывается какой-то предмет, волновой фронт искажается. Вследствие внесенного предметом рассеяния света волны, идущие от разных точек освещаемого предмета, будут иметь различные амплитуды и фазы. В этих амплитудных, и фазовых искажениях волнового фронта и заключена информация о форме предмета, в том числе и его объемное изображение. Используя эти предпосылки, Д. Габор предложил вместо изображения предмета регистрировать пространственную структуру самой волны света, а именно несущий информацию о предмете волновой фронт, и затем по этой записи восстанавливать изображение предмета.
