Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Ь
Мнимое
изображение
Пучок нулеШо порядно
Действительное изображение
К
6)
а -6 -18
Рис. 4. Топографические схемы:
схема получения; 1 — лазер; 2 — расщепитель пучка; 3 и 6 — линзовые
системы; 4 и J — зеркала; 7 — объект; 8 — фотопластинка; схема восстановления; 1 — лазер; 2 — линзовая система; 3 — зеркало;
4 — голограмма Продолжительность экспозиции фотопластинки опре-§|&еляется ее чувствительностью и мощностью лазера. Облу-ІЩением фотографической пластинки процесс регистрации ^заканчиваетея. Записанное на ее поверхности изображе-®Щие и есть голограмма. Она представляет собой чрезвычайно ЗЩпожную картину, состоящую из множества тонких при-Йчудливых линий, в которых невозможно усмотреть ника-JpjKOro сходства с реальным предметом. При дневном свете IJIlfta" покажется однородно серой; обнаружить хоть малей-намеки на изображение, закодированное в ее струк-Stype, не представляется возможным. С первого взгляда Голограмму можно принять за обычный, покрытый вуалью й^готонегатив. Более пристальное изучение голограммы под Микроскопом открывает нашему взору запутанную кар-IfliHy изогнутых темных линий — интерференционных по Слое.
Второй этап (рис. 4, б) состоит в восстановлении изображения с помощью голограммы, щ При восстановлении изображения используется та же :?хема, что и при получении голограммы, с той лишь разницей, что предмет и освещающий его пучок убирают. Голограмму 4 устанавливают так, чтобы опорный пучок, формируемый от лазера 1 с помощью линзовой системы 2 и зеркала 3, падал на нее примерно под тем же углом, что И на стадии регистрации. Часть пучка проходит через Голограмму, «не реагируя» на ее присутствие, но часть его отклоняется, формируя по обе стороны пластинки два новых волновых фронта, один из которых представляет собой точную копию первичного волнового фронта, отраженного от предмета. Чтобы увидеть восстановленный волновой фронт, мы должны смотреть на голограмму под соответствующим углом. Когда этот волновой фронт попадает нам в глаза, создается впечатление, что мы видим реальный предмет, расположенный за пластинкой точно В том же положении, в каком он находился во время регистрации голограммы.
Стеклянная пластинка с записанной голограммой исполняет при этом роль «окна», открывающего вид на сцену, реально существовавшую за пластинкой при регистрации голограммы (рис. 5).
Голографическое изображение (как мы его будем называть) , полученное таким образом, оказывается в точности Подобным реальному предмету. Оно объемно, и мы можем заглянуть за «предметы», расположенные на переднем пла- Рис. 5. Получение и восстановление голограмм
не, просто слегка двигая головой в сторону (явление параллакса).
Типы голограмм. Рассмотренная выше схема получения голограммы является частным случаем. Вообще же схема получения голограммы зависит от метода ее регистрации. В настоящее время этих методов несколько. Для иллюстрации некоторых из них вернемся к рассмотрению рис. 1, на котором представлена интерференция сферических волн, исходящих ИЗ точечного источника О] и точечного пред-20 , мета (?. При встрече опорной и объектной волн в пространстве образуется система стоячих волн, максимумы их соответствуют зонам, в которых интерферирующие волны находятся в одной фазе, а минимумы — в противофазе. Пространственная частота интерференционной структуры \ (величина, обратная расстоянию между соседними максимумами) определяется углом ф, под которым сходятся в данной точке световые лучи, исходящие от опорного источника и предмета: (2 sin ф/2)/Я, где к — длина волны. Плоскости, касательные к поверхности узлов и пучностей в каждой точке пространства, делят пополам угол ф.
На рис. 1 цифрами I—VI обозначены характерные для получения голограмм положения фотографических пластинок.
Голограмма, изображенная в положении /, получается при интерференции осевых опорного и объектного пучков. Такие голограммы требуют минимальной когерентности источников и низкой разрешающей способности регистрирующей среды, так как угол ф близок к нулю и ? минимальна.
В положении II голограмма получена при интерференции объектного и опорного пучков, сходящихся под углом ф. Для таких голограмм значения ? выше. Поэтому при их записи требуются регистрирующие среды с более высоким пространственным разрешением.
При малых углах ф между интерферирующими волнами и регистрации интерференционной структуры на поверхности светочувствительного слоя голограмму можно рассматривать как двумерную дифракционную решетку. Это верно лишь до тех пор, пока толщина светочувствительного слоя б сравнима с расстоянием D между соседними интерференционными полосами. Такие голограммы называют двумерными. Поместив регистрирующую среду в область ///, получим двумерную голограмму с так называемым обращенным опорным пучком.
В положении IV интерферирующие волны падают на светочувствительный слой с противоположных сторон (ф~180°). Пространственная частота интерференционной структуры в этом случае максимальна и близка к 2/л, В этой области получают трехмерные голограммы. Для их регистрации необходимо, чтобы толщина светочувствительного слоя б была много больше расстояния D между соседними поверхностями интерференционных максимумов. Критерием перехода от двумерных голограмм к трехмерным
