Понятие о голографии. Голографические установки - файл n1.doc

Понятие о голографии. Голографические установки
скачать (264 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc264kb.19.11.2012 12:48скачать

n1.doc



Министерство сельского хозяйства Российской федерации ФГОУ ВПУ Тюменская ГСХА механико-технологический институт кафедра общей физики и технической термодинамики
Реферат.

Понятие о голографии. Голографические установки.

Выполнил:.

Проверила:

Тюмень 2008.

Содержание.
Введение……………………………………………………………………….3
Физические принципы голографии………………………………………….5
Применение голографии……………………………………………………...8
Голографические установки………………………………………………...17
Воспроизведение голограмм………………………………………………..20
Создание голограмм…………………………………………………………22
Заключение…………………………………………………………………..24
Используемая литература…………………………………………………..25
Введение.

Принципы голографии впервые были изложены английским ученым Деннисом Габором в 1948 году. В то время важность этого открытия еще не была вполне очевидной, и лишь очень немногие исследователи, работавшие в 50-е годы в данной области, страдали от отсутствия подходящего источника света, который обладал бы весьма важным свойством – когерентностью. В 1960 году был изготовлен первый лазер. Этот прибор создает свет достаточной когерентности, и американские ученые Иммет Лейт и Юрис Упатниекс смогли использовать для его получения первых голограмм, создававших изображения предметов во всех трех измерениях. Исследования продолжались в последующие годы, и с тех пор на тему голографии были опубликованы сотни научных статей и издано много книг, хотя в основном они адресованы скорее специалистам, чем широкому читателю.

Голографию проще всего охарактеризовать как объемную фотографию с использованием лазера. Это не вполне удовлетворительное определение, ибо существует немало других видов трехмерной фотографии, однако в нем отражены многие существенные моменты: голография – это технический метод, позволяющий производить «запись» внешнего вида объекта; она создает трехмерное изображение, которое выглядит столь же материальным, как и реальный предмет; использование лазеров имело решающее значение для ее развития.

Изучение голографии вносит ясность во многие вопросы, касающиеся обычной фотографии. Голография, как изобразительное средство, способна даже бросить вызов фотографии, так как она позволяет более правильно и точно отражать окружающий нас мир. Иногда историки считают целесообразным делить историю человечества на эпохи по типам средств связи, известным в те или иные века. С этой точки зрения можно говорить, например, об иероглифах Древнего Египта или изобретении печатного станка (1450 г.). В последнее время в связи с техническим прогрессом господствующее положение заняли новые средства связи: телефон и телевидение. Кое-кто отрицает, что в целом их роль в развитии общества весьма благотворна, но лишь немногие пытаются серьезно проанализировать, каково, же все-таки действительное влияние телефона и телевидения на жизнь в современном мире. Хотя голография как средство информации пока еще пребывает в младенческом состоянии, есть основания ожидать, что в будущем она в значительной степени заменит существующие средства связи или, по крайней мере, расширит сферу их действия. Тем не менее, в наши дни мало кто (исключая, конечно, специалистов) представляет, что такое голография и где она может (или не может) найти применение.

Массовая печать и научно-фантастическая литература часто преподносят голографию в довольно искаженном, неверном свете. Нередко они создают, в общем, неправильное представление об этом методе. Увиденная впервые голограмма завораживает, но физическое объяснение того, как она работает, производит не меньшее впечатление. Только после этого начинаешь понимать как потенциальные возможности, так и пределы применимости голографии – не только сегодня, но и в будущем.

В данном курсовом проекте мы подробнее изучим различные голографические установки и принципы их работы.

Физические принципы голографии.

Голография – метод получения объемного изображения объекта, путем регистрации и последующего восстановления, волн изобретенный английским физиком венгерского происхождения Д. Габором в 1948 г.

Волны могут быть при этом любые – световые, рентгеновские, корпускулярные, акустические и т.д.

Слово «голография» происходит от греческого ό???, что означает «весь», «целый». Этим изобретатель хотел подчеркнуть, что в голографии регистрируется полная информация о волне – как амплитудная, так и фазовая.

В обычной фотографии регистрируется лишь распределение амплитуды (точнее ее квадрата) в двумерной проекции объекта на плоскость фотоснимка. Поэтому, рассматривая фотографию под разными углами, мы не получаем новых ракурсов, не можем, например, увидеть, что делается за предметами, расположенных на переднем плане.

Голограмма же восстанавливает не двумерное изображение предмета, а после рассеянной им волны. Смещая точку наблюдения в пределах этого волнового поля, мы видим предмет под разными углами, ощущая его объемность и реальность.

Физическая основа голографии – учение о волнах, их интерференции и дифракции, зародившееся еще в XVII веке при Гюйгенсе. Уже в начале XIX века Юнг, Френель и Фраунгофер располагали достаточными познаниями, чтобы сформулировать основные принципы голографии. Этого, однако, не случилось вплоть до работ Габора, хотя многие ученые во второй половине XIX и начале XX века – Кирхгоф, Рэлей, Аббе, Вольфке, Бе6рш, и Брэгг – подходили к принципам голографии достаточно близко. Можно было объяснить это тем, что они не имели технических средств для реализации голографии. Однако это не так: Габор в 1947 году также не имел лазера и делал свои первые опыты с ртутной лампой в качестве источника света. И, тем не менее, Габор смог с полной определенностью сформулировать идею восстановления волнового фронта и указать метод ее осуществления. Не смотря на это, трудности связанные с получением голограмм, оставались столь существенными и развитие голографии шло так медленно, что к 1963 году Габор «почти забыл о ней». В 1963году американцы Э. Лейт и Ю. Упатниекс впервые получили лазерные голограммы. За год до этого они предложили свою «двулучевую схему», значительно усовершенствовав исходную схему Габора.

В соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля действие исходной, первичной, волны в произвольной точке А можно заменить действием виртуальных источников, расположенных на достаточно обширной, удаленной от точки А поверхности. Эти источники должны колебаться с той же амплитудой рассеянной каким-либо предметом и той фазой, которые заданы дошедшей до них первичной волной, рассеянной каким-либо предметом (Рис.1,а.) Элементарные сферические волны, испускаемые вторичными источниками, интерферируя, восстановят за поверхностью копию первичного волнового поля. Глаз или любой другой приемник не сможет отличить эту копию от поля волны, рассеянной самим предметом, и наблюдатель, таким образом, увидит мнимое изображение этого предмета, хотя он уже убран (Рис.1,б)




а)



б)

Рис.1.
Применение голографии.

Голография — это метод записи волнового фронта, рассеянного объектом на некотором регистраторе (например, на плоской фотопла­стинке), и последующего восстановления записанного волнового фрон­та. Она позволяет получать с помощью одного измерительного прибо­ра, одновременно очень большую и, как правило, непрерывную ин­формацию об объекте измерения. В отличие от обычной фотографии на фотопластинке (голограмме) записывается не изображение объекта, а волновая картина рассеянного объектом света. Голограмма получает­ся в результате интерференции разделенного на две части монохрома­тического потока электромагнитного (или акустического) излучения: рассеянного телеграфируемым объектом и прямого (опорного) пуч­ка, падающего на голограмму, минуя объект. Интерференционная картина, зарегистрированная на проявленной фотопластинке в резуль­тате сложения волновых фронтов, отображается на ней в виде совокуп­ности интерференционных полос с различной плотностью почернения. Наибольшая плотность почернения соответствует волновым фронтам, пришедшим в фазе (где поля складываются), а наименьшая — волно­вым фронтам, пришедшим в противофазе. Таким образом, отображаемая на голограмме картина волновых фронтов в общем случае не имеет сход­ства с реальным объектом и, тем не менее, содержит информацию об объекте.

При восстановлении записанного на фотопластинке волнового поля голограмма просвечивается только опорным лучом. В резуль­тате возникают два видимых объемных изображения голографируемого объекта — мнимое и действительное. При фотографировании мни­мого изображения фотоаппарат можно фокусировать на отдельные де­тали объекта, расположенные на различных расстояниях от плоскости голограммы. Действительное изображение в различных его сечениях может регистрироваться непосредственно на фотопластинку без при­менения фотоаппарата.

Голограммы обладают рядом интересных свойств. Так, например, волна от каждой точки диффузно отражающего объекта (либо прозрач­ного объекта, освещенного через диффузный рассеиватель) распределя­ется по всей голограмме. Если такую голограмму разбить на куски, то по любому из них можно восстановить изображение всего объекта. Интересным свойством восстановленных голографических изображений является возможность их взаимодействия с реальными объектами, освещенными тем же источником, что и голограмма, либо с другими голографичёскими изображениями. На этом свойстве основаны голографическая интерферометрия, пространственная фильтрация и распо­знавание образов. Не менее интересной является возможность регистрации ряда голограмм на одну фотопластинку при помощи не­скольких опорных пучков, падающих на нее под различными углами. Вращая такую фотопластинку при восстановлении, можно наблю­дать десятки кадров быстро протекающих процессов.

Благодаря возможностям, свойственным голографии, голографический метод находит многочисленные практические применения. Большинство этих применений относится к технике измерений раз­личных стационарных и динамических объектов. Из практических применений голографии в оптическом диапазоне частот в первую очередь следует отметить объёмные измерения при помощи стереоско­пических и интерферометрических методов.

Стереоскопические методы позволяют определять, так же как это делается в фотограмметрии, форму объекта по его объёмному голографическому изображению и координаты характерных точек объекта. Такие измерения можно производить методом «реальной марки», т.е. с помощью фотодатчика, автоматически перемещающегося в области действительного изображения объекта. Для увеличения точности и удобства измерения на поверхности объёмного изображения создают систему линий путем последовательной записи на одной и той же пластинке двух голограмм с незначительным различием в длине волны источника излучения либо с двумя близкими по углу с сигналь­ными лучами.

Для этих же целей объект может быть помещен в сосуд, который поочередно заполняют двумя различными газообразными средами с заранее известными показателями преломления.

Используя стереоскопические методы, можно по объемным голографическим изображениям определять форму осколков взрыва, пузырей в газожидкостном потоке, а также координаты их центров, следы треков в пузырьковых камерах, обнаруживать патологические изменения внутреннего строения глаза человека по его трехмерному изображению. При этом в отличие от обычных стереоскопических изображений голографическое изображение может рассматриваться с различных ракурсов, вплоть до получения полного изображения объекта с углом обзора 360°.

Голографические методы регистрации объемных изображений имеют особое значение в микроскопической технике. Так как микроскоп с большим увеличением имеет очень небольшую глубину поля зрения, с его помощью можно одновременно наблюдать только небольшие участ­ки сцены, которые находятся в непосредственной близости от фокаль­ной плоскости микроскопа. Для наблюдения всей сцены по глубине необходимо производить перефокусировку микроскопа. Если предметом изучения являются движущиеся микрообъекты, например живые ор­ганизмы в некотором объеме жидкости, то за время перефокусировки микроскопа микроорганизмы могут переместиться в пределах сцены, что может создать искаженное представление об изучаемых объектах, и их количестве. Техника голографии позволяет преодолеть эту трудность. Для этого необходимо произвести голографирование изучаемой области через объектив микроскопа, имеющий сравнительно большую глубину резкости, с помощью импульсного источника излучения либо с помощью скоростной кинокамеры при непрерывном излучений.

Полученные объемные изображения следует, затем рассматривать через окуляр микроскопа, который можно фокусировать на различ­ные плоскости полученной объемной картины «застывших микроорганизмов».
С помощью этого метода можно наблюдать жизнедеятельность;
различных простейших организмов, деление живых клеток и изучать свойства жидкостей и газов, содержащих примеси микроскопических частиц и др.

Голографическая интерферометрия имеет ряд преимуществ по сравнению с обычной интерферометрией. В голографическом интерферометре благодаря возможности регистрации волновых фронтов в различные моменты времени используется, как правило, один и тот же оптический тракт. Это позволяет производить сравнение волновых фронтов от реальных объектов с волновыми фронтами, восстановленными с заранее полученных голограмм образцовых объектов, либо сравнением волновых фронтов от одного и того же объекта, полученных в различные моменты времени.

В классических интерферометрах используются два точно вырав­ненных оптических тракта, так как здесь интерференционная картина возникает только при одновременном существовании обоих сравнивае­мых изображений. Голографический интерферометр не только обладает всеми возможностями обычного интерферометра, но имеет ряд новых достоинств. Так, например, методами голографической интерферометрии в отличие от классической можно изучать деформации отражающих трехмерных объектов сложной формы и объемные распределения различных физических параметров внутри преломляющих (фазовых) объектов.

Для получения голографических интерферограмм используются в основном два метода: метод двойной экспозиции и метод наблюдения интерферограмм в реальном масштабе времени.

В методе двойной экспозиции на одной фотопластинке при неиз­менном опорном пучке регистрируются две голограммы объекта: одна до приложения возмущающих сил или до начала процесса и вторая через некоторый интервал времени после приложения сил или начала процесса. Очевидно, что волновые фронты от участков объектов, в ко­торых не произошли изменения за время между экспозициями (на­пример, в неподвижных стенках сосуда), не создадут интерференцион­ных полос в восстановленном изображении объекта. Поэтому качество голографических интерферограммы отличие от классической не зависит от качества прозрачных стенок, за которыми происходит изучае­мый процесс. Метод двойной экспозиции в основном используется при изучении быстропротекающих процессов.

Метод наблюдения интерферограмм в реальном масштабе времени используется в большинстве случаев при наблюдении сравнительно медленных процессов либо при контроле с помощью одной голограммы серии стационарных объектов.

Способы реализации этого метода различны для двух типов объектов.

Для непрозрачных (отражающих) объектов на фотопластинке регистрируют голограмму начального состояния отражающего объекта. Фотопластинка при этом обрабатывается на месте экспонирования. Если при тех же опорном и синальном лучах наблюдать тот же отражающий объект через голограмму, то при изменении формы объекта (от сжатия, нагрева и т. п.) наблюдатель увидит интерференционную картину, возникающую в результате суперпозиции восстановленного с голограммы волнового поля, формирующего мнимое изображение объекта, и поля отражённого от реального объекта. По полученной интерференционной картине можно вычислить распределение деформаций на поверхности тракта, вызванных приложенными возмущающими силами.

Для прозрачных (преломляющих) объектов сначала голографируется ‹‹пустая» сцена (без объекта), например: столик, освещенный сзади рассеянным светом от матового стекла, кювета с водой и т. п. Фотопластинка, на которой регистрируется поле сигнальной и опорной волны, появляется так же, как и в первом случае, на месте экспонирования. Если теперь поставить на столик прозрачный объект (например, стеклянную плоскопараллельную пластинку) либо в кювету с водой бросить кристалл соли, то через проявленную голограмму можно наблюдать интерференционную картину, возникающую на фоне матового стекла. Эта картина образуется в результате суперпозиции волнового поля, восстановленного с голограммы и преломленного реальным объектом. По полученной интерференционной картине можно вычислить распре­деление показателя преломления внутри объекта. В наших примерах это позволяет оценить качество (однородность) стеклянной пластинки либо пространственное распределение плотности раствора в процессе растворения кристалла соли в воде.

Оба метода голографической интерферометрии находят широкое применение: при измерениях пространственных распределений элек­тронов, ионов и нейтральных частиц в плазме, давления в струе газа или жидкости, в области взрыва, распределения конвекцион­ных потоков в жидкости при местном ее нагреве, плотности при переме­шивании различных жидкостей и явлении электролиза, распреде­ления плотности вещества в светящемся пламени и др.

С помощью указанных методов голографической интерферометрии можно также создать новые объективные методы неразрушающего кон­троля качества изделий и выявления скрытых дефектов. Так, например, фирма Optronics применила голографическую интерферо­метрию для выявления незначительных дефектов внутри автомо­бильной шины.

Способ контроля основан на методе последователь­ных экспозиций на одну голограмму двух состояний автомобильной покрышки — первого в нормальном состоянии и второго при ее под­качке слегка нагретым воздухом. Этот способ контроля позволяет обнаруживать участки некачественной склейки резины на глубине в 20 слоев от поверхности покрышки.

Та же фирма сконструировала голографическую установку массой более 10 т для контроля качества швов крыльев самолета и сварки металлических листов с сотовыми конст­рукциями размером до 2 м2. Этот же метод используется для контроля лопаток турбин, сложных структур типа резина-металл, проверки металлических цилиндров, для исследования деформаций, вызванных различными механическими факторами (давлением или изгибом), и др.

Другим видом интерференционного сравнения различных состояний одного и того же объекта является голографическая регистрация вибрирующих объектов методом длительной однократной экспозиции. Действительно, при такой регистрации на голограмме записывают все последовательные положения объекта. При этом на восстановленном изображении образуется интерференционная картина, соответствующая тем крайним положениям объекта, в которых во время экспозиции он был неподвижен.

Применение голографической интерферометрии фазовых прозрач­ных объектов, в особенности метода наблюдения в реальном времени,
очень перспективно для создания систем отбраковки различных изде­лии, например оптических деталей. Исследования, связанные с отбраковкой и контролем качества оптических стекол для зеркал резонаторов квантовых генераторов, показали, что в отличие от методов контроля качества стекол по отражению и пропусканию, обычно применяемых на заводах-изготовителях и дающих только интегральные сведения об образце, голографические методы позволяют контролировать качество стёкол дифференцированно по всей поверхности.

Эти методы могут быть также использованы для контроля одно­родности и толщины тонких пленок, качества выращенных кри­сталлов и др.

Сочетая интерферометрию с методами голографической пространственной фильтрации, принципиально можно осуществлять такие операции, как отождествление изготовленных изделий с голографическими изображениями их стандартных образцов, которые в свою очередь могут быть созданы путем машинного голографического синтеза. На этих принципах возможно создание поточных линий с непрерывным неразрушающим контролем качества и отбраков­ки стекол, стекловолокна, оптических линз, различных прозрачных изделий, а также в ряде случаев и отражающих объектов сложной формы.

В настоящее время перечисленные возможности голографии могут быть практически реализованы с использованием излучения в широ­ком диапазоне электромагнитных и акустических волн. Это позволяет применить голографические методы измерений для непрозрачных для света объектов и, в частности, методами акустической голографии ре­шить задачи объемной интроскопии применительно к контролю раз­личных металлических, керамических и других изделий. В сейсмических и океанографических исследованиях и при изучении фарватеров рек акустическая голография открывает новые возможности обнаружения, определения местонахождения и опознания различных объек­тов, слоев грунта и др. В биологии и медицине акустическая голо­графия позволяет вести исследования различных биологических объек­тов, в том числе решать задачи диагностики различных опухолевых заболеваний. При внутренних исследованиях человеческого орга­низма акустическая голография сможет обеспечить четкое восста­новленное изображение изучаемого объекта. Таким путем можно просматривать мягкие ткани, кровеносные сосуды, внутренние орга­ны и т. п., что невозможно сделать с помощью рентгеновских исследо­ваний.

Применение методов голографии с использованием СВЧ диапазона открывает дополнительные возможности исследований, недостижи­мых или труднодостижимых при использовании оптической гологра­фии.

Использование СВЧ диапазона даёт возможность голографирования в темноте и за непрозрачными для света препятствиями (например, обнаружение скрытого оружия), получения голограмм и интерферограмм больших сцен и крупномасштабных процессов, таких, как реальный взрыв, пламя и т/д., телеграфирования на относительно больших расстояниях от объекта и др.

Выше рассматривались различные возможности изучения объем­ных свойств объектов по их голографическим изображениям или интер -
ферограммам. Следует отметить другое важное применение голографии,
а именно изучение с ее помощью амплитудных и фазовых распределений
на выходе источников излучения, например в раскрыве антенн,
по торцу лазера и т. п.

При использовании голографических интерферометров сдвига мож­но изучать степень когерентности различных источников излучения, в том числе тепловых.

Для когерентных источников голография позволяет также осущест­влять измерения пространственной структуры мод и пространствен­ного распределения поляризационных характеристик электромагнит­ного поля ОКГ. Определение перечисленных характеристик может быть выполнено путем непосредственной обработки голограммы в плоскости сечения исследуемого поля. Таким методом можно изучать не толь­ко собственное поле источника излучения, но и искажения, вносимые в структуру поля различными элементами оптического или СВЧ тракта.

Цель настоящего раздела — ознакомиться с кругом вопросов, изучением которых занимаются множество учёных в России и за рубежом.
Голографические установки.

Голографический микроскоп.

Двухступенчатый метод голографии впервые позволил создать микроскоп, регистрирующий не только амплитуду, но и фазу световой волны, рассеянной объектом. Появление такого микроскопа открыло новые возможности исследования микрообъектов, недостижимые известными методами классической микроскопии.

В безлинзовом микроскопе достичь увеличения можно, применяя разные длины волн или разные радиусы кривизны на стадиях получения голограмм и восстановления волнового фронта.

Схема голографического микроскопа с прямой голографической записью волновых фронтов приведена на рис.2. Объект 2 помещается в расходящийся лазерный пучок. Полученная дифракционная картина фиксируется вместе с когерентным фоном на фотопластинке на расстоянии z1 от объекта.


Рис.2. Запись и восстановление увеличенного изображения в голографическом микроскопе с прямой записью.
z1 - расстояние от исследуемого объекта до плоскости голограммы; z2, z3 - расстояния от точечных диафрагм до плоскости голограммы соответственно в схемах записи и восстановления.

Несомненными преимуществами обладает голографический микроскоп с предварительным увеличением (рис.3.). Полупрозрачный объект 5 помещают на предметном стекле и освещают расположенным вплотную к нему конденсором 4 светом лазера 1. Объектив микроскопа 6 создает увеличенное действительное изображение объекта, регистрируемое вместе с опорным пучком на голограмме 8, помещаемой между объективом и окуляром 9.


Рис.3. Схема голографического микроскопа с предварительным увеличением.




Объектив и фокусирующую линзу 10 подбирают так, чтобы обеспечить максимальное совпадение кривизны создаваемых ими волновых фронтов при заданном угле падения на голограмму для уменьшения пространственной частоты регистрируемой интерференционной структуры. Угол между опорными и предметными пучками выбирают достаточно малым из тех же соображений. Восстановленное изображение изучается через окуляр микроскопа, который можно перестраивать по глубине и перемещать по полю зарегистрированного изображения. Подобная схема микроскопа обеспечивает достижение разрешения около 1 мкм.

Можно сравнить две схемы голографического микроскопа. Недостатками схемы прямой регистрации можно назвать высокие требования к разрешающей способности регистрирующей среды и сильное влияние пятнистой структуры на качество изображения. В голографической схеме с использованием микрообъектива для создания увеличенного изображения предмета требования к разрешающей способности минимальны, но поле зрения и глубина регистрируемого пространства определяются свойствами применяемого микрообъектива и весьма малы.
Воспроизведение голограмм.

Для воспроизведения объемного изображения голограмма помещается под излучение лазера той же длины волны, которая использовалась при записи голограммы. Зеркальный экран освещается потоком опорного света лазера и отраженного от голограммы (рис.4.). Происходит сложение этих волн, обратное тому сложению, которое производилось при записи голограммы, и на экране возникает объемное изображение объекта. Разумеется, при перемещении оператора по дуге около экрана его глаза не смогут увидеть больше того, что "увидел", т. е. просканировал ранее, лазер - изометрическую проекцию объекта. Однако оператору не потребуется стереоскопических очков, как при использовании стереоскопических установок. Возможно большое увеличение масштаба изображения, для чего не требуется сложная оптическая система. Увеличение достигается кратным изменением частоты волн, излучаемых считывающим лазером. Благодаря


Рис.4. Процесс воспроизведения голограммы.

этому возможно создание коллективного средства объемного отображения информации.

Голографические устройства - это своеобразные ВЗУ. Возможно составление картотеки разных объектов, которые могут воспроизводиться по мере надобности. Голограмма может быть введена в ЭВМ с помощью устройства считывания изображений - сканера, и выведена из ЭВМ и восстановлена на носителе. Для этого ее выводят на экран электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) дисплея и затем фотографируют. При этом значение имеют вопросы синхронизации развертки ЭЛТ и сканирования лазерного луча.

Для получения цветных изображений объект облучается последовательно тремя лазерами - красным, синим и зеленым и создаются три голограммы по красному, синему и зеленому цветам. При воспроизведении голограммы необходима установка также с тремя лазерами.

В настоящее время разработан метод воспроизведения голограмм, использующий освещение голограммы обычным белым светом, что делает голограммы более доступными и удобными.


Создание голограмм.

Для записи информации на носитель используются процессы кристаллизации и аморфизации в слоях аморфной системы теллур - мышьяк - германий. Пленка предварительно закристаллизовывается с помощью инжекционного лазера. Запись информации происходит вследствие быстро протекающего, порядка 10-4с, процесса аморфизации в тех участках, куда попадает луч лазера. При этом скорость записи ограничивается лишь быстродействием лазера, а не скоростью протекания процессов в пленке.

Стирание записанной информации может осуществляться двумя способами: продвижением носителя (подложки с пленкой) под слабым лучом инжекционного лазера или нагреванием всей пленки до температуры 393 К.

Длина волны излучения лазера для пленок рассматриваемой системы особой роли не играет. Частота записи информации инжекционным лазером порядка 106 бит/с. При использовании соответствующей техники достигнута плотность записи 107 бит/смІ.

Ограничения, накладываемые на допустимое число обратимых циклов, носят механический характер из-за растрескивания пленки и отслоения ее от подложки. Стирание информации на отдельных участках пленки затруднительно, так как при селективном нагреве лазерным лучом происходит процесс испарения. В связи с этим разрабатываются новые принципы стирания, в том числе с использованием защитных покрытий из окисла кремния.

Рассмотрим процесс создания голограммы - голографического изображения какого-нибудь объемного объекта. В обычной черно-белой фотографии на фотоносителе фиксируется только интенсивность света, отражаемого объектом, и отсутствуют сведения о фазе приходящего на носитель светового луча. В отличие от обычной фотографии на голограмме записывается интерференционная картина, образованная наложением опорного светового луча и луча, отраженного от объекта. При этом на голограмме фиксируется информация, как об амплитуде, так и о фазе световых волн, отраженных от объекта.

Стереоскопичность зрения человека, т. е. способность воспринимать глубину пространства и оценивать относительное расположение предметов в пространстве, объясняется тем, что изображения расположенного в трехмерном пространстве рассматриваемого объемного объекта, поступающие на сетчатку правого и левого глаза, неодинаковы, так как получены с разных точек зрения, отстоящих друг от друга на расстояние между центрами зрачков. Сочетание этих двух изображений называется стереопарой. Существуют разные способы получения объемного восприятия стереопар. На основе воспроизведения на специальном экране стереопар, полученных при съемке кинокадров, было создано стереокино.

В лазерных голографических установках используется одно из свойств лазерного луча - когерентность световых волн, т. е равенство фаз монохроматических волн. Объект освещается сканирующим лазерным лучом. Сканирование осуществляется с помощью отклоняющей системы, представляющей собой решетку вращающихся призматических полупрозрачных зеркал Когерентные линейно поляризованные в одной плоскости волны достигают равноудаленные части объекта в разных фазах.

Носитель освещается опорным когерентным светом; на него также направляются и отраженные волны. В зависимости от соотношения фаз опорных и отраженных световых волн происходит усиление в 4 раза (когда волны находятся в фазе) и ослабление в 4 раза (когда они в противофазе) интенсивности света, достигающего носитель. При других значениях разностей фаз получаются промежуточные значения интенсивности поступающего на носитель света. В результате на носителе образуются светлые, затемненные и темные пятна, складывающиеся в интерференционную картину, даже отдаленно не напоминающую объект и регистрируемую на рабочем слое носителя.




Заключение.

Голография — это метод записи волнового фронта, рассеянного объектом на некотором регистраторе (например, на плоской фотопла­стинке), и последующего восстановления записанного волнового фрон­та.

Активное развитие голографии началось с 1962—1963 гг. с появле­нием лазеров, обеспечивающих возможность получения когерентного излучения, необходимого для записи голограмм.

В настоящее время число опубликованных работ по голографии исчисляется сотнями тысяч и непрерывно растет.

Голография стала популярной не только среди узкого круга спе­циалистов в данной области. Возможности голографии высоко оцени­ваются учеными и инженерами различного профиля и широкой научной общественностью.

Голография открывает новые пути для исследований в различных областях естествознания и совершенствования производственных про­цессов.

В настоящее время в России и за рубежом быстро увели­чивается число голографических разработок и ассигнований на эти работы.

Несомненно, и то, что с развитием методов голографии появляются новые области ее применения, появляются принципиально новые технологии, базирующиеся на ней (например, выставки алмазного фонда России, где вместо настоящих алмазов выставляются их голограммы; так же во многих странах разрабатывается “головизор” на основе голографии).

Используемая литература.

  1. . Ландсберг Г. С «Общий курс физики: оптика» - М: «Наука»,1976 г.

  2. Дзюбенко А.Г. «Применение голографии в технике» - М: «Знание»,1976 г.

  3. Островский Ю.И. «Голография и ее применение» - М: «Наука»,1976 г.

  4. Пирожников Л. Б. «Что такое голография» - М: «Московский рабочий»,1976 г.

  5. Смородинский Я. А., Сороко Л. М. «Успехи голографии. (Интерференция, голография, когерентность.)» - М: «Знание»,1970 г.







Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации