Голография

Обычные фотографии регистрируются на фотопластинке путем проектирования на нее изображения предмета с помощью линз (объективов). В 1948 г. английский физик Д.Габор (1900-1979) предложил принципиально новый способ регистрации объемного изображения предмета на фотопластинке основанный на интерференции световых волн. Этот способ регистрирует не только амплитуды волн (как при обычном фотографировании), но и фазы отраженных от предмета световых волн. Такой метод получения изображений Габор назвал голографией. В переводе с английского этот термин означает полную запись изображения. Экспериментальное воплощение и дальнейшая разработка осуществлена американскими учеными Лейтом и Упатинексом и российским ученым Денисюком.

Для получения голографического снимка необходим источник света высокой когерентности. Поэтому реализация идеи Габора стала возможна только после появления высоко-когерентных источников света – лазеров.

Лазерный пучок делится на две части (рис.22), одна часть направляется на плоское зеркало и, отразившись от него, падает на фотопластинку Ф рис.20а (опорная волна), вторая часть попадает на фотопластинку, отразившись от предмета (предметная волна).

Рис.22

Результат наложения отраженных световых пучков 1 и 2 фиксируется на фотопластинке и после проявления появляется голограмма – интерференционная картина. В отличие от фотографического снимка голограмма не имеет никакого сходства с предметом, он представляет собой узор из областей разной степени почернения фотопластинки. Восстановление изображения по голограмме показана на рис.22б. Предметный пучок закрывается и голограмму С просвечивают той же опорной волной 2, использованной при его получении. В результате дифракции света на голограмме получается два объемных изображения: мнимое А' и действительное А''. Мнимое изображение А' получается в том же месте, где находился предмет при съемке, действительное изображение А'' расположено по другую сторону голограммы. Он «висит» в воздухе, однако оно стереоспецифично: выпуклые места кажутся вогнутыми, вогнутые – выпуклым

Мнимое изображение тождественно предмету, поэтому, как правило, пользуются мнимым изображением. Это изображение наблюдается, помещая глаз за голограммой. Оно объемно: перспектива изображения изменяется от положения глаза за голограммой. Перемещая глаз вправо, влево и вверх, вниз наблюдатель может увидеть задние предметы, закрытые передними.

Интерференционная картина в каждой точке голограммы определяется светом, приходящим от всех точек предмета. Поэтому каждый участок голограммы содержит информацию о предмете. Если фотопластинка разорвется на части, то информация о предмете не пропадет: по каждой разорванной части можно восстановить изображение предмета. Однако восстановленное изображение будет более бледным и менее разрешенным. Если разорвется на части обычный фотоснимок, то каждая часть будет сохранять только ту информацию, которая была запечатлена в данной части при съемке. Пропадет полная информация о предмете.

На одну и ту же фотопластинку можно записать несколько различных голограмм, изменяя каждый раз угол падения опорной волны.

Можно получить цветное голографическое изображение. Для этого голографическое изображение снимают монохроматическим светом в трех основных цветах – например, красном, зеленом и синем – от лазеров разного цвета. И при восстановлении изображения на голограмму нужно направить свет от лазеров того же цвета.

Денисюк (1962) получил объемные голограммы, используя толстослойные фотоэмульсии. Такие голограммы проявляют себя как пространственные решетки. Они способны выделять из белого света свет того цвета, который использовался при получении голограммы.

Голография находит широкое применение в науке технике и в искусстве.