Физические основы голографии - Учебное пособие

Глава 1. История голографии Глава 2. Физические основы голографии 2.1 Основные понятия 2.2 Образование голографического изображения 2.2.1 Интерференция 2.2.2 Дифракция 2.2.3 Голограмма - дифракционная решетка Глава 3. Типы голограмм 3.1 Плоские пропускающие голограммы 3.2 Объемные голограммы 3.3 Фазовые голограммы Глава 4. Голографическая интерферометрия 4.1 Классическая интерферометрия 4.1.1 Кое-что из истории 4.1.2 Методы голографической интерферометрии 4.2 Интерферометрия фазовых объектов 4.2.1 Виды настройки интерферометров 4.2.2 Бесконечно широкая полоса 4.2.3 Полосы конечной ширины 4.3 Подготовка и обработка галогенидосеребряных эмульсий 4.4 Оптические схемы голографических интерферометров 4.4.1 Голографический интерферометр с диффузным рабочим пучком 4.4.2 Голографический интерферометр с коллимированным рабочим пучком 4.4.3 Голографический интерферометр сфокусированного изображения Глава 5. Свойства голограмм Заключение Список использованной литературы Введение Большую часть информации об окружающем мире (порядка 90%) человек получает с помощью зрения. Посредством слуха человек воспринимает акустическую (звуковую) информацию, однако скорость, с которой могут восприниматься звуковые сигналы, на много порядков меньше скорости восприятия света. За свою многовековую историю человек изобрел большое количество различных оптических приборов и систем, предназначенных для получения, передачи и хранения изображений, и все они обязательно включали линзу или систему линз (объектив). Основное назначение объектива - собрать все попадающие в него лучи света, которые исходят из некоторой элементарной точки объекта, в соответствующую ей точку на фотопленке. После проявления фотопластинки изображение предмета можно увидеть, рассматривая фотопленку при обычном освещении на просвет или отражение, либо перенося это изображение на светочувствительную бумагу. Эта потеря информации происходит вследствие того, что фотопленка реагирует только на среднюю интенсивность света при экспонировании и не способна реагировать на фазу световой волны, которая зависит от расстояния между предметом и фотопленкой. Оптические и оптоэлектронные приборы строят на основе давно известных законов оптики, однако новый взгляд на существо этих законов, который дала голография, привел к важнейшим результатам: появлению оптических приборов, включающих в себя элементы лазерной техники, голографических методов обработки информации и ЭВМ; разработке голографических пространственно-частотных фильтров; фильтров, синтезированных на ЭВМ; различных голографических оптических элементов, заменяющих обычные оптические линзы, зеркала, дифракционные решетки, а также множества пространственно-временных модуляторов оптического сигнала. Общеизвестно, что на данный момент в профессиональных колледжах и академических лицеях в курсе физики тема голографии затронута поверхностно (Всего 4 часа: 2 лекция и 2 практика). История голографии Основоположником голографии является профессор государственного колледжа в Лондоне Деннис Габор, получивший в 1947 г. первую голограмму. Итак, Габор первым противопоставил скудость фотоизображения богатству информации, содержащейся в световом или электронном потоке. Взрывному интересу к голографии в немалой степени способствовал тот факт, что американские физики Э. Лейт и Ю. Упатниекс проявили себя не только умелыми экспериментаторами, но и незаурядными психологами, показав журналистам в качестве своей первой пропускающей голограммы голограмму металлического доллара, как бы висящего в воздухе. В это же самое время в Ленинграде советский физик Ю. Денисюк записал свою первую зонную пластинку (голограмму линзы). Для ответа на этот вопрос рассмотрим простейший случай - синусоидальную (монохроматическую) волну, распространяющуюся в одном направлении. Совокупность таких методов называется голографическим процессом. 2.2 Образование голографического изображения Голография обязана своим возникновением основным законам волновой оптики - законам интерференции и дифракции. 2.2.1 Интерференция Физическая идея состоит в том, что при наложении двух световых пучков, при определенных условиях возникает интерференционная картина, то есть, в пространстве возникают максимумы и минимумы интенсивности света (это подобно тому, как две системы волн на воде при пересечении образуют чередующиеся максимумы и минимумы амплитуды волн). Интерференционная картина, сформированная любыми двумя когерентными волновыми фронтами, и есть именно то устройство, которое благодаря дифракции позволяет преобразовать один из этих волновых фронтов в другой. Отражательные голограммы, позволяющие восстанавливать изображение в белом свете, часто называют голограммами Денисюка - в честь советского ученого, предложившего в 1962 году этот способ голографирования. 3.3 Фазовые голограммы Голограммы можно записывать не только на фотографических пластинках, но и в других средах.