108. Понятие о голографии.

Голография — метод записи и восстановления волнового поля, основанный на интерференции и дифракции волн.

Идея голографии была впервые высказана Д. Табором в 1948 г., однако ее практическое использование оказалось возможным после появления лазеров.

Голография позволяет регистрировать и воспроизводить более полную информацию об объекте с учетом амплитуд и фаз волн, рассеянных предметом. Регистрация фазы возможна вследствие интерференции волн. С этой целью на светофиксирующую поверхность посылают две когерентные волны: опорную, идущую непосредственно от источника света или зеркал, которые используют как вспомогательные устройства, и сигнальную, которая появляется при рассеянии (отражении) части опорной волны предметом и содержит соответствующую информацию о нем.

Интерференционную картину, образованную сложением сигнальной и опорной волн и зафиксированную на светочувствительной пластинке, называют голограммой.

Голограмма плоской волны. В этом случае на голограмме фиксируется плоская сигнальная волна I, попадающая под углом ₁ на фотопластинку Ф (рис. 19.23, а).

Опорная волна II падает нормально, поэтому во всех точках фотопластинки одновременно ее фаза одинакова. Фазы сигнальной волны вследствие ее наклонного падения различны в разных точках светочувствительного слоя. Из этого следует, что разность фаз между лучами опорной и сигнальной волн зависит от места встречи этих лучей на фотопластинке и, согласно условиям максимумов и минимумов интерференции, полученная голограмма будет состоять из темных и светлых полос.

Голограмма точки. Одна часть опорной волны II попадает на точечный объект А и рассеивается от него в виде сферической сигнальной волны I, другая часть плоским зеркалом 3 направляется на фотопластинку Ф, где эти волны и интерферируют. Любой предмет является совокупностью точек, поэтому рассуждения, приведенные для одной точки, могут быть обобщены и на голографирование любого предмета. Голографические изображения объемны, и их зрительное восприятие ничем не отличается от восприятия соответствующих предметов: ясное видение разных точек изображения осуществляется посредством аккомодации глаза; при изменении точки зрения изменяется перспектива, одни детали изображения могут заслонять другие.

109. Поляризация света. Поляризационные методы исследования биологи ческих объектов.

Поляризация света

Вектор E напряженности электрической составляющей поля называют световым вектором волны, а плоскость его колебаний - плоскостью колебаний волны. Электромагнитную волну, в которой векторы Е и, следовательно, векторы Н лежат во вполне определенных плоскостях, называют плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через электрический вектор Е и направление распространения электромагнитной волны, является плоскостью поляризации.

Е

Х

Н

Плоскополяризованную волну излучает отдельный атом.

Если у светового луча амплитудные значения вектора Е оказываются неодинаковыми для различных плоскостей колебания, то такой луч называется частично поляризованным.

Устройство, позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называют поляризатором.

I = I₀ cos² , где I₀ - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, I - интенсивность света, вышедшего из анализатора (закон Малюса).

Степень поляризации отраженного света зависит от угла падения. При угле падения _Б, удовлетворяющем условию tg_Б = n (закон Брюстера, 1815 г.), где n – относительный показатель преломления двух сред, происходит полная поляризация отраженного света. При падении под углом полной поляризации луч отраженный и луч преломленный составляют прямой угол по отношению друг к другу (рис.1.5).

90⁰

Поляризация происходит также при рассеянии света. Степень поляризации тем выше, чем меньше размеры частиц, на которых происходит рассеяние.

Поляризация света при двойном лучепреломлении

При прохождении света через некоторые кристаллы световой луч разделяется на два луча. Это явление, получившее название двойного лучепреломления. При двойном лучепреломлении один из лучей удовлетворяет обычному закону преломления и лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью. Этот луч называется обыкновенным и обозначается (о). Для другого луча, называемого необыкновенным (е), этот закон не выполняется. Необыкновенный луч не лежит, как правило, в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности. Явление двойного лучепреломления наблюдается для всех прозрачных кристаллов, за исключением принадлежащих к кубической системе. Явление дихроизма.

На другом принципе основаны поляризаторы, изготовленные из турмалина, герапатита и некоторых других кристаллов, которые наряду с двойным лучепреломлением обладают еще свойством поглощать один из лучей значительно сильнее, чем другой - дихроизм.