Голографія. Отримання та відображення голографічних зображень

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Голографія » Голографія. Отримання та відображення голографічних зображень

Голографія. Отримання та відображення голографічних зображень

Відбиваючі голограми

Голограма утворюється в світлочутливому матеріалі світловим полем. Голографічне світлове поле утворюється в результаті когерентного складання опорної хвилі світла та предметної хвилі. Перша направляється безпосередньо з лазеру а друга відбита від предмету, освітленого тим же лазером. Інтерференційна картина реєструється у вигляді голограмної структури. При цьому кожний елемент фотоматеріалу реєструє інтенсивність предметних променів світла, незалежно для кожного напрямку у вигляді зміни оптичної густини або показника заломлення шару. Зареєстрована в шарі голограма володіє властивостями дифракційної гратки.

При освітленні отриманої голограми відновлюючим променем кожний малий її елемент направляє дифраговані хвилі з різною інтенсивністю для різних напрямків, що приводить до відтворення голографічного зображення у вигляді світлової копії оригінального предмету.

На рисунку 1 показана схема виготовлення голограм на відбиття. Пучок лазера 1 розширюється лінзою 2, проходить через майже прозору голографічну фотопластинку 3 та освітлює об’єкт 4. Проміння, відбите від об’єкта 4, падає на фотопластинку з протилежної сторони. В результаті інтерференції хвиль з’являється інтерференційна картина, яка завдяки високій просторовій та часовій кoгepeнтнocті є постійною в області фотопластинки. Голограмну структуру, утворену в шарі фотопластинки в процесі її експонування та обробки, можливо розглядати як множину накладених одна на одну елементарних голограмних структур. Тобто кожний умовний піксел голограми є коміркою, в якій зберігаються значення результуючої інтенсивності променів відбитих від різних частин голографуємого об’єкту.

clip_image002

Рисунок 1.

В залежності від початкових властивостей та способу фотохімічної обробки фотоматеріала результуюча голограма може бути амплітудною або фазовою дифракційною граткою або володіти цими якостями одночасно. Для образотворчої голографії особливу цікавість представляють фазові голограмні структури, які характеризуються зміною показника заломлення. На рисунку 2 показана відстань між двома сусідніми інтерференційними максимумами, яку можливо знайти із формули:

Lv=ls/(2/ns Sin qs), (1)

де Lv — період елементарної голоґрамної стуктури, ls — довжина хвилі світла, ns –показник заломлення фотошару, 2qs — кут між напрямками опрного та об’єктного промінями.

clip_image004

Рисунок 2.

При отриманні голограм на відбиття опорні та об’єктні пучки падають на фотопластинку з різних сторін.

На рисунку 3 показана схема відтворення голограми на відбиття. Важливо відмітити, що напрямок відновлюючого променя при відтворенні голограми визначається відстанню між смугами елементарної голограмної структури на поверхні шару. При цьому відповідно до рисунку 4 справедлива наступна формула:

Sin mk=lk/(nk0 Lq )+ Sinuk, (2)

де nk - показник заломлення шару голограми, lл — довжина світла при відновленні зображення, uk- кут напрямку відновлюючого променя, mл — кут напрямку дифрагованого променя. Інтенсивність відновлюючого променя визначається величиною відмінності заломлення світла.

clip_image006

Рисунок 3.

clip_image008

Рисунок 4.

Пропускаючі голограми

На рисунку 5 показана схема виготовлення голограми на пропускання, коли опорні та об’єктні промені падають на голограму з однієї сторони. На рисунку 6 показана елементарна голограмна структура, яка відповідає точковому елементу поверхні об’єкта 11(див. рис.5). На рисунку 7 показана схема відтворення зображення голограми на пропускання.

clip_image010

Рисунок 5.

clip_image012

Рисунок 6.

clip_image014

Рисунок 7.

Вплив відхилення напрямку відновлюючих променів та довжини хвилі світла

Якщо при відновленні промені падають на голограму під іншим кутом, чим при отриманні голограми, дифраговані промені також змінюють свій напрямок. При цьому справедлива наступна формула:

Sinmk=lk/ls(Sinms–Sinus)+Sin uk, (3)

де m s, us - кути падіння об’єктних та опорних променів при отриманні голограми, m k, uk – кути, які визначають напрямок дифрагування та відновлення зображення, ls, lk — довжина хвилі світла при отриманні голограм та при її відновленні.

Якщо при відтворенні зображення довжина хвилі має те ж значення, що й при отриманні голограми формула приймає вигляд:

Dm @ Du Cos us/Cos ms, (4)

де Dm — відхилення напрямку дифрагованого променя при відтворює зображення по відношенню до напрямку об’єктного променя при отриманні голограми.

Якщо при відновленні зображення кут падіння відновлюючих променів залишається таким же, як і при отриманні голограми, а довжина хвилі світла змінюється, то для об’єктних променів, перпендикулярних до поверхні фoтoпластинки при записі отримуємо відношення:

Dm @ Dl/ls Sinus, (5)

де Dl — відхилення довжині хвилі світла при відтворенні зображення від довжини хвилі при отриманні гологоми, тобто: Dl=lk-ls.

Література

1.Комар В. Г., Серов 0. Б. Изобразительная голография и голографический кинематограф. – М: Исскуство, 1987.

2.Р.Кольер, К.Беркхарт, Л.Лин Оптическая голография. -М.:Мир. -1973. –686 с.

3.Г.Колфилд. Оптическая голография. Т1. – М: Мир, 1982.

4.Г.Koлфилд. Оптическая голография. Т2. — М: Мир,1982.

5.Тойберт П. Оценка точности результатов измерений. – М: Энератомиздат., 1988.

Оставьте комментарий к статье