14. Понятие о голографии.

Голография — это безлинзовый метод получения оптического изображения путем так называемого восстановления волнового фрон­та. Идея метода впервые была высказана польским физиком Вольфке в 1920 году и на некоторое время забыта. Вновь ее предложил и теоре­тически обосновал английский физик Габор в 1947 году. Но реально идея смогла быть реализована лишь только после изобретения лазера. Первые изображения по методу голографии были получены амери­канскими учеными в 1962 г.

Принцип получения топографического изображения состоит в следующем. При освещении предмета от него распространяется рассе­янная волна. Отделившись от предмета, рассеянная волна сохраняет в дальнейшем независимое существование и несет полную информацию о форме и других свойствах предмета, какие могут быть получены в результате освещения предмета светом. Попадая в глаз или на фото­пластинку, эта волна образует на сетчатке глаза или фотопластинке изображение предмета. Если каким-либо методом создать подобную волну, то она сможет вызвать точно такие же эффекты, что и исходная волна, рассеянная предметом.

Процесс получения голографического изображения разбивает­ся на два этапа. На первом этапе создается голограмма, то есть фото­пластинка, с помощью которой можно восстановить волну, рассеян­ную телом. Второй этап — восстановление этой волны и получение оптического изображения. Рассмотрим этот процесс поэтапно.

О светим предмет А пучком параллельных лучей от лазера.

Рассеянные лучи попадают на фотопластинку F. По степени по­чернения пластинки можно судить об амплитуде рассеянной волны во всех местах пластинки, до которых дошла рассеянная волна. Прояв­ленная пластинка, таким образом, содержит информацию об амплиту­де волнового поля. Однако для восстановления этого волнового поля необходима дополнительная информация о фазе. Чтобы получить ее, Габор предложил ввести еще один световой пучок — опорный.

Опорный световой пучок, отраженный от зеркала, и световой пучок, рассеянный от предмета, попадают на фотопластинку и там интерферируют между собой. Голограмма получается после проявления фотопластинки.

Г олограмма представляет собой очень сложную и запутанную интерференционную картину с очень мелкими деталями, которые не­возможно различить невооруженным глазом. Голограмма в "закодированном" виде содержит полную информацию об амплитудах и фазах рассеянной волны, достаточную для восстановления и получе­ния оптического изображения. Для этого необходима несколько иная установка.

Г олограмма помещается в то самое место, в котором она нахо­дилась при экспонировании. Затем освещается только опорным свето­вым пучком. Опорный световой пучок дифрагирует на голограмме, в результате чего возникает волна, имеющая точно такую же структуру, как волна, отраженная от предмета. Эта волна дает мнимое изображение, которое воспринимается глазом. Действитель­ное изображение получается псевдоскопическим, то есть обратным. Изображение предмета, даваемое голограммой, является объемным. На него можно смотреть из разных положений. При этом есть воз­можность заглянуть за предмет с обратной стороны, то есть увидеть его в области геометрической тени. Изображение, даваемое голограм­мой, трехмерное.

Если голограмму расколоть на несколько кусков, то каждый из них при освещении опорным пучком дает такое же изображение, что и исходная голограмма. Однако при этом четкость будет меньше. На одной фотопластинке можно последовательно зарегистрировать не­сколько изображений, причем каждое из них можно восстанавливать без помех со стороны других изображений.

Можно получить цветную голограмму, освещая предмет светом от трех источников света с различными длинами волн. Метод был предложен физиком Денисюком.

Голография имеет широкое применение: от контроля качества обработки поверхности до сохранности предметов, имеющих боль­шую историческую и художественную ценность.