1. Международный конкурс научно-технических работ школьников «Старт в науку»

Секция «Экспериментальная физика и астрономия»

Исследовательская работа на тему:

«Экспериментальное исследование фотополимерного материала для голографии».

Работу выполнила:

ученица 11 класса

средней школы № 36 и

регионального научно-образовательного

центра «Логос»

Пучинина Мария Максимовна.

Научный руководитель:

кандидат технических наук

доцент кафедры общей физики

ЯГПУ им. К.Д. Ушинского

Жусь Галина Васильевна.

Ярославль 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………….……2

1. Физические основы голографии

   1. Краткая история………………………………………………………………………….……4

   2. Понятие голографии…………………………………………………………………….…….6

   3. Процесс записи голограммы — интерференция света……………………………….…….6

   4. Восстановление голографического изображения — дифракция света……………………9

   5. Основные схемы записи голограмм……………………………………………………...…10

   6. Классификация и свойства голограмм…………………………………………….………..11

   7. Материалы для голографии……………………………………………………………….....11

2. Экспериментальное исследование фотополимерного материала

   1. Изготовление фотополимерной композиции………………………………………………14

   2. Экспериментальные схемы……………………………………………………………….....14

   3. Зависимость дифракционной эффективности от времени экспонирования……………..15

   4. Зависимость дифракционной эффективности от толщины слоя эмульсии……………....16

   5. Влияние выцветания эмульсии на дифракционную эффективность……………………..16

Заключение………………………………………………………………………………………...17

Список использованных источников и литературы…………………………………………….18

Приложение: таблицы и графики зависимости дифракционной эффективности от времени экспонирования, толщины эмульсии и выцветания пленки; фотографии экспериментальных схем и приборов……………………………………………………………………..…………19-30

Введение

На современном этапе развития науки и техники всё большее значение приобретает запись, обработка и хранение информации. Существуют различные способы записи аналоговой информации: механический, магнитный, оптический и голографический. Преимущества последнего заключаются в том, что голограмма дает возможность получить полную информацию об объекте и обладает большой плотностью записи.

Голография — наука, изучающая способы регистрации и последующего восстановления волнового фронта. Её физической основой является учение о волнах: в основе записи лежит явление интерференции, в основе восстановления — явление дифракции. Голограммы классифицируются в зависимости от схемы и способа записи (источник излучения, вид опорной волны, положение объекта, регистрирующий материал и его фотохимическая обработка). Из этого следует, что запись голографического изображения — сложный многопараметрический процесс, проведение которого требует больших затрат времени и средств.

Качество голограммы в большой степени зависит от свойств светочувствительного материала и его фотохимической обработки, поэтому важным направлением развития голографии является получение качественных регистрирующих сред. В современной голографии используется довольно большое количество различных видов материалов. В оптоэлектронике — это кристаллы. В изобразительной голографии и в сфере производства голограмм, как средств защиты от подделки производителя, различных документов, этикеток, марок, пластиковых карт и др. — это преимущественно галогеносеребряные регистрирующие среды. Кроме того, в последние годы активно ведутся исследования фотополимерных материалов. Их преимущество заключается в меньшей стоимости материала и отсутствии фотохимической обработки.

Уже в течение продолжительного периода времени на базе лаборатории когерентной оптики кафедры общей физики ярославского педагогического университета им. К.Д. Ушинского и лаборатории фирмы «Смирнов-голография» ведется работа по оптической голографии, одним из направлений которой является получение и изучение свойств различных фоточувствительных материалов. В настоящей работе нами были проведены исследования фотополимерного материала, в состав которого входят водорастворимые компоненты: акриламид, поливиниловый спирт, триэтаноламин и сенсибилизатор: метиленовый голубой (для лазера с длиной волны излучения 660 нм), эритрозин (для лазера с длиной волны излучения 530 нм).

Была поставлена цель: исследовать возможности получения качественного голографического изображения в данной регистрирующей среде. Для её выполнения необходимо было решить следующие задачи:

1. Снять тест-голограммы (дифракционные решетки);

2. Определить время экспонирования на определенной толщине слоя эмульсии, при котором достигается наилучшее качество голограммы;

3. Выявить оптимальную толщину слоя эмульсии при определенном времени экспонирования;

4. Исследовать зависимость дифракционной эффективности от вышеперечисленных параметров.