Видове холограми
Структурата на холограмата зависи от метода на формиране на обекта и референтните вълни и от метода на запис на интерферентната картина. Обектът се осветява от лъч кохерентна светлина, разпръснатата от него светлинна вълна, носеща информация за обекта, попада върху фотографска плака, осветена от референтния лъч. В зависимост от взаимното разположение на обекта и пластината, както и от наличието на оптични елементи между тях, зависимостта между амплитудно-фазовите разпределения на вълната на обекта в равнините на холограмата и обекта е различна. Ако обектът лежи в равнината на холограмата или е фокусиран върху нея, тогава амплитудно-фазовото разпределение на холограмата ще бъде същото като в равнината на обекта (холограма на фокусираното изображение). Взаимното разположение на елементите с този метод на холография е показано на фигура 15.3.
 |
Когато обектът е достатъчно далеч от плочата или във фокуса на лещата L (Фигура 15.4), тогава всяка точка на обекта изпраща паралелен светлинен лъч към плочата. В този случай връзката между амплитудно-фазовите разпределения на вълната на обекта в равнината на холограмата и в равнината на обекта се представя математически като преобразуване на Фурие (комплексната амплитуда на вълната на обекта върху плочата е така нареченото изображение на Фурие на обекта). Холограмата в този случай се наричахолограма на Фраунхофер.
 |
Ако комплексните амплитуди на обекта и референтните вълни са образите на Фурие на обекта и референтния източник, тогава холограмата се наричаХолограма на Фурие (Фигура 15.5).
Когато записвате холограма на Фурие, обектът и референтният източник обикновено се поставят във фокуса на лещата (Фигура 15.6).
КогаХолограма на Фурие без лещи (Фигура 15.7), референтният източник се поставя в равнината на обекта. В този случай фронтът на еталонната вълна и фронтовете на елементарните вълни, разпръснати от отделни точки на обекта, имат еднаква кривина. В резултат на това структурата и свойствата на холограмата са практически същите като тези на холограмата на Фурие.
 |
 |
Холограмите на Френел се формират, когато всяка точка от обект изпраща сферична вълна към плочата. С увеличаване на разстоянието между обекта и плочата холограмите на Френел се трансформират в холограми на Фраунхофер, а когато това разстояние намалява, те се трансформират в холограми с фокусирано изображение.
Когато опорната и обектната вълни се срещнат в пространството, се образува система от стоящи вълни. Техните максимуми съответстват на зони, в които интерфериращите вълни са в една фаза, а минимумите им съответстват на зони, в които интерфериращите вълни са в противофаза. За точков референтен източникО1и точков обектО2повърхнините на максимумите и минимумите са система от хиперболоиди на въртене. Пространствената честота на интерференционната структура (реципрочната стойност на нейния период) се определя от ъгъла, под който светлинните лъчи, идващи от референтния източник и обекта, се събират в дадена точка: , където е дължината на вълната. Равнините, допирателни към повърхността на възли и антиноди във всяка точка в пространството, разделят ъгъла наполовина. В схемата на Габор референтният източник и обект са разположени по оста на холограмата, ъгълът е близък до нула, а пространствената честота на интерферентната структура е минимална. Аксиалните холограми се наричат ощееднолъчеви, тъй като се използва един лъч светлина, част от който се разпръсква от обекта и образува обектна вълна, а другата част е преминала през обекта безизкривяване, действа като референтна вълна.
В схемата на Leith и Upatnieks кохерентният наклонен референтен лъч се формира отделно (двулъчева холограма ). При двулъчевите холограми пространствената честота на интерферентната структура е по-висока, отколкото при еднолъчевите холограми (изискват се фотоматериали с по-висока пространствена разделителна способност). Ако референтният и обектният лъч падат върху фоточувствителния слой от различни страни (
180 0), тогава пространствената честота на интерферентната структура е максимална и близка до 2/(холограми в сблъскващи се лъчи ). Интерферентните максимуми са разположени по повърхността на материала в неговата дебелина. Тази схема е предложена за първи път от Денисюк. Тъй като, когато такава холограма се осветява от референтен лъч, реконструираната обектна вълна се разпространява към осветяващия лъч, такива холограми понякога се наричат отражателни. Ако дебелината на фоточувствителния слой е много по-голяма от разстоянието между съседните повърхности на интерферентните максимуми, тогава холограмата трябва да се счита заобемна. Ако записът на интерферентната структура се извършва на повърхността на слоя или ако дебелината на слоя е сравнима с разстояниетоdмежду съседни елементи на структурата, тогава холограмите се наричат плоски. Критерият за преход от двуизмерни към триизмерни холограми се изразява чрез връзката
Обемните холограми са триизмерни структури, в които повърхностите на възли и антиноди се регистрират като вариации на индекса на пречупване или отражателната способност на средата. Повърхностите на възли и антиноди са насочени по протежение на ъглополовящата на ъгъла , който е обектът и референтните греди. Такива многослойни структури, когато са осветени от референтна вълна, действат като триизмерни дифракционни решетки.Светлината, огледално отразена от слоевете, възстановява вълната на обекта.
Лъчите, отразени от различни слоеве, се усилват взаимно, ако са във фаза, т.е. разликата в пътя между тях е еднаква (условие на Липман-Браг). Условието се изпълнява автоматично само за дължината на вълната, в светлината на която е записана холограмата. Това се дължи на селективността на холограмата по отношение на дължината на вълната на източника, в светлината на която се реконструира вълновият фронт, и възможността за реконструкция на изображението с помощта на източник с непрекъснат спектър (Слънцето, лампа с нажежаема жичка). Ако експозицията е извършена със светлина, съдържаща няколко спектрални компонента (червени, сини, зелени спектрални линии), тогава за всяка дължина на вълната се формира своя собствена триизмерна интерферентна структура. Съответните дължини на вълната ще се откроят от непрекъснатия спектър при осветяване на холограмата, което ще възстанови не само структурата на вълната, но и нейния спектрален състав, тоест получаване на цветно изображение. Триизмерните холограми образуват едновременно само едно изображение (въображаемо или реално) и не образуват вълни от нулев порядък.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: