Холография (страница 1 от 6)
Министерство на образованието и младежта на Република Молдова
Технически университет на Молдова
Факултет по радиоелектроника и телекомуникации
По предмет:Микропроцесори
Изпълнени: чл. гр. TLC-066
Проверено от: Казак А.
1. Същността на явлението холография
2. Холография. Възстановяване на образа на обект
3. Холограми. Главна информация
4. Някои видове холограми
1. Мултикомплексни холограми
2. Пространствено мултиплексиране
3. Композитни изображения
4. Холограми, записани със сканиращ източник на светлина
5. Сканиращ референтен лъч
6. Цветни холограми
7. Холограми, реконструирани в бяла светлина
5. 3D фотография
6. Приложение на холографията в техниката и оптотехниката
7. Неоптична холография
1. Сканиране на звуковото поле
3. Деформация на повърхността на течността под действието на звуково налягане
4. Обемна холограма
8. Приложения на холографията
1. Холографско съхранение на данни
2. Образна холография
3. Съдебна холография
4. Холографска интерферометрия
1. Обща информация за холографските дискове
2. Технология за съхранение на информация
3. Записване и разчитане на холограмата на оптичния диск
4. Разликата между метода на поляризирана колинеарна холография (Optware) и класическата технология (Inphase Technologies)
5. Компоненти и материали (Optware)
Оптиката - дял от физиката, който изучава оптичното излъчване (светлина), неговото разпространение и явленията, наблюдавани по време на взаимодействието на светлината с материята - е един от най-старите и най-добритеусвоени области на науката. До средата на 20 век изглеждаше, че оптиката като наука е завършила своето развитие. През последните десетилетия обаче в тази област на физиката настъпиха революционни промени, свързани както с откриването на нови закономерности (принципи на квантово усилване, лазери), така и с развитието на идеи, базирани на класически и добре изпитани концепции. Тук на първо място имаме предвид холографията, която значително разширява полето на практическо използване на вълновите явления и дава тласък на теоретичните изследвания.
Холографията (от гръцки holos - всичко и grapho - пиша, т.е. "пълен запис") е специален метод за запис и последващо възстановяване на вълново поле, базиран на регистриране на интерференчен образец. Дължи появата си на законите на вълновата оптика - законите на интерференцията и дифракцията. Този принципно нов начин за фиксиране и възпроизвеждане на пространствения образ на обектите е изобретен от английския физик Д. Габорт (1900-1979) през 1947 г. (Нобелова награда 1971). експерименталното прилагане и по-нататъшното развитие на този метод (от съветския учен Ю. Н. Денисюк през 1962 г. и американските физици Е. Лейт и Ю. Упатниекс през 1963 г. стана възможно след появата през 1960 г. на източници на светлина с висока степен на кохерентност - лазери.
Все повече се развиват холографските методи (запис на холограма в триизмерна среда, цветна и панорамна холография и др.). Може да се използва в компютри с холографска памет, холографски електронен микроскоп, холографски филм и телевизия, холографска интерферометрия и др.
1. Същността на явлението холография
Според принципа на Хюйгенс-Френел е възможно да се реконструира картината на вълновото поле, образувано от електромагнитна вълна във всекиточка във времето и всяка точка в пространството. За целта е необходимо да се запише разпределението на амплитудите и фазите на вълните (в случая светлинните вълни) върху произволна повърхност или част от нея, покриваща източника на вълна. С други думи, за да "замразите" електромагнитните вълни в цялото пространство, е достатъчно да ги "замразите" само върху определена повърхност.
Как да възстановим светлинна вълна в космоса, т.е. да я "размразим"? За да направите това, трябва да зададете параметрите, които характеризират средата. Да предположим, че трябва да възстановим плоска вълна. За да направим това, трябва да зададем равномерно разпределени източници на трептения с определена начална фаза за всяка равнина. Елементарните източници на трептения трябва да бъдат разположени на повърхността перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната. Но те са задължителни. Всичко ще зависи от вида на вълните. Вземете например сферични вълни, излъчвани от точков източник. Нека зададем като повърхност, върху която вълните „замръзват“ сфера с център в източника. Амплитудите и фазите на елементарните източници на вълни ще бъдат еднакви за цялата повърхност. При кръговите вълни при "замразяване" на светлинни вълни е необходимо върху концентрични окръжности да се поставят елементарни източници на трептения с еднаква фаза и амплитуда.
С други думи, трябва да регистрираме върху някаква повърхност мигновени модели на линии с постоянна фаза под формата на редуващи се прозрачни и непрозрачни области. Интерференцията ни помага в това: получаваме интерференчен модел, състоящ се от светли, (прозрачни) и тъмни (непрозрачни) ленти. Интерференцията е начин за сравняване на пространствената структура на два лъча светлина. Първо се сравняват и след това се записват на фотоплака.
Откъде идват и двата лъча и какво представляват в експериментитеГабор? Един лъч се отразява от осветения обект и пада върху фотоплаката. Това беше определена комбинация от вълни, чиято конфигурация зависеше от формата на обекта. Може да е много просто или много сложно. Другият лъч имаше проста конфигурация. Най-често се състои от плоски вълни. Тя е създадена от кохерентен източник на светлина и се нарича референтна вълна. Вторият лъч служи като ориентир. Падна и върху фотографска плака.
И двата светлинни лъча се пресичаха близо до тази плоча. При пресичането си те си пречеха, образувайки области на усилване или затихване, редуващи се по определен закон във времето и пространството. В резултат на интерференцията се получава интерферограма под формата на редуващи се светли и тъмни ивици - неподвижна интерферентна картина.
Неподвижността на интерферентната картина в пространството се осигурява от референтната (референтна) вълна. Именно тя "спря" ("замрази") светлинната вълна.
За да се възстанови изображението на обект, е достатъчно холограмата да се освети само с референтния лъч, използван при записа. Този метод за запис на вълновото поле е ценен с това, че позволява лесно възстановяване на оригиналната вълна. Веднага след като насочим референтната вълна, използвана в записа, върху холограмата, оригиналното вълново поле на обекта се възстановява („размразява“) зад холограмата. Според принципа на Хюйгенс-Френел, ние дължим възстановяването на еквивалентни източници, образувани от ярки петна в интерферентния модел. Поради тази причина вълните се „размразяват“ и наблюдателят вижда пространствено изображение на обекта.
И така, можем да заключим, че холографията е фотографски метод. Но той се различава значително от метода на класическата фотография. Това е коренно различно, двустепеннометод. За разлика от обикновената фотография, изображенията, които се получават при възстановяване на записаното върху холограма, са напълно неразличими от изображенията на реален обект. Холографията ви позволява да възпроизвеждате в космоса реалната картина на електромагнитните вълни, т.е. вълнов модел на обект, когато самият обект вече не е там.
2. Холография. Възстановяване на изображението на елемент
Лазерният лъч, разширен с помощта на просто оптично устройство, се насочва едновременно към изследвания обект и към огледалото. Референтната вълна, отразена от огледалото, и светлинната вълна, разсеяна от обекта, попадат върху обикновена фотографска плака, където се записва получената сложна интерферентна картина. След подходящо експониране фотоплаката се проявява, в резултат на което се получава така наречената холограма - интерферентна картина, записана върху фотоплаката, получена чрез наслагване на еталонната и обектната вълни. Холограмата изглежда като равномерно осветена плоча, ако не обърнете внимание на отделни пръстени и петна, които са възникнали поради дифракцията на светлината върху прахови частици и не са свързани с информация за обекта.
За да се възстанови вълновото поле на обекта, като по този начин се получи неговият триизмерен образ, холограмата се поставя на мястото, където е била фотографската плака при снимане, след което холограмата се осветява със светлинен лъч на същия лазер под същия ъгъл, под който е направена експозицията. В този случай се получава дифракция на еталонната вълна върху холограмата и виждаме обемно изображение с всички свойства, присъщи на самия обект (също запазва разпределението на осветеността, както в обекта) "въображаемо" изображение. Изглежда ни толкова реално, че дори понякога има желание да докоснем предмета.Разбира се, това е невъзможно, тъй като в този случай изображението се формира от холографско копие на вълната, разпръсната от обекта по време на записа на холограмата.
От холограмата точно същата вълна удря окото, както от самия обект. Освен виртуалното изображение се получава и реално изображение на обекта, което има релеф, противоположен на релефа на самия обект, ако наблюдението се извършва вдясно от холограмата. В този случай е трудно да се наблюдава действителното изображение с просто око. Ако холограмата се освети от обратната страна с обърнат референтен лъч, така че всички лъчи на лъча да са насочени срещу лъчите на оригиналния референтен лъч, тогава на мястото на първоначалното местоположение на обекта се появява реално изображение, достъпно за наблюдение с просто око. Може да се регистрира върху фотоплака без използване на обективи.