Холографията е ... Концепция, принцип на действие, приложение

Холографският образ днес намира всичкопо-голяма употреба. Някои дори вярват, че евентуално могат да заменят познатите средства за комуникация. Така или иначе, но вече вече се използва активно в най-различни отрасли. Например, всички знаем холографски стикери. Много производители ги използват като средство за защита срещу фалшифициране. Снимката по-долу показва някои холографски стикери. Използването им е много ефективен начин за защита на стоки или документи от фалшифициране.

История на изучаването на холография

Триизмерното изображение, получено в резултат напречупването на лъчите, започна да се изследва сравнително наскоро. Въпреки това вече можем да говорим за съществуването на история на неговото обучение. Денис Габор, английски учен, през 1948 г. за първи път определя какво е холографията. Това откритие беше много важно, но голямото му значение по това време все още не беше очевидно. Изследователите, работещи през 50-те години на миналия век, страдат от липсата на кохерентен източник на светлина, което е много важно за развитието на холографията. Първият лазер е произведен през 1960 година. С това устройство е възможно да се получи светлина с достатъчна съгласуваност. Юрис Упатник и Имт Лейт, американски учени, го използват, за да създадат първите холограми. С тяхна помощ бяха получени триизмерни изображения на обекти.

През следващите години изследванията продължават. Оттогава са публикувани стотици научни статии, в които е проучена концепцията за холография, и са публикувани много книги, посветени на този метод. Тези произведения обаче са насочени към специалистите, а не към общия читател. В тази статия ще се опитаме да говорим за всичко, което е на разположение на езика.

Какво представлява холографията?

Можем да предложим следната дефиниция: Холографията е обемна снимка, получена с помощта на лазер. Това определение обаче не е напълно задоволително, тъй като има много други видове триизмерна фотография. Независимо от това, тя отразява най-значимите: холографията е технически метод, който ви позволява да "записвате" външния вид на обект; с негова помощ се появява триизмерно изображение, което изглежда като истински обект; Използването на лазери играе решаваща роля в неговото развитие.

Холография и нейното приложение

Изследването на холографията дава възможност за изясняванемного въпроси, свързани с обикновената фотография. Като визуално изкуство, едно 3D изображение може дори да предизвика това, защото ви позволява да отразявате по-точно и правилно света.

Понякога учените разграничават епохите в историятачовечеството чрез комуникационни средства, познати през тези или други векове. Може да се каже, например, на съществуващото в древните йероглифи на Египет, на изобретението през 1450 на печатната преса. Във връзка с наблюдаваните днес технологични постижения, нови средства за комуникация, като например телевизор и телефон, заета с господстващо положение. Въпреки че холографски принцип е все още в начален стадий, когато става въпрос за използването му в медиите, има основание да се смята, че устройство въз основа на нея ще бъде в състояние да замени известните средства за комуникация в бъдеще, или поне да се разшири обхватът на тяхното прилагане.

Научна фантастика и масова литератураПресата често се представя с холография в неправилна, изкривена светлина. Те често създават погрешно схващане за този метод. Обемното изображение, което се вижда за пръв път, омагьосва. Въпреки това физическото обяснение на принципа на неговата структура е не по-малко впечатляващо.

Схема на смущения

Способността да виждате обекти се основава на факта, чесветли вълни, пречупени от тях или отразени от тях, падат в очите ни. Светлинните вълни, отразени от даден предмет, се характеризират с формата на вълновия фронт, съответстващ на формата на този обект. Снимката на тъмни и светли ленти (или линии) създава две групи светлинни кохерентни вълни, които се намесват. Така се образува холографията на обема. В този случай тези ленти във всеки отделен случай представляват комбинация, която зависи само от формата на вълновите фронтове на вълните, които взаимодействат един с друг. Тази снимка се нарича намеса. Тя може да бъде фиксирана например на фотографска плоча, ако я поставите на място, където се наблюдава смущения на вълните.

Разнообразието от холограми

Метод, който ви позволява да записвате (регистрирате)Отразява се от предмета на вълната на обекта, след това го възстановете така, че наблюдателят да изглежда, че вижда истинския обект и е холография. Това е ефект, който се обяснява с факта, че полученият образ е триизмерен в същата степен като истинския обект.

Има много различни видове холограми вкоито лесно се объркват. За да идентифицирате уникално определен вид, трябва да използвате четири или дори пет прилагателни. От всичките им много, ще разгледаме само основните класове, които модерната холография използва. Първо обаче трябва да разкажем малко за такъв феномен като дифракция. Тя ни позволява да конструираме (или по-скоро реконструираме) фронта на вълните.

дифракция

Ако нещо е на пътсветлина, хвърля сянка. Светлината преминава около този обект, преминавайки частично в сянката. Този ефект се нарича дифракция. Това се обяснява с вълновата природа на светлината, но е строго трудно да се обясни стриктно.

Само при много малък ъгъл светлината проникварайона на сянка, така че почти не го забелязваме. Въпреки това, ако в неговата пътека има много малки препятствия, разстоянията между които съставляват само няколко вълни от светлинната вълна, този ефект става доста забележим.

Ако предницата на вълната паднеголямата единична пречка, "изпуска" съответната част от нея, която на практика не засяга останалата област на дадена вълнова повърхност. Ако има много малки препятствия, той се променя в резултат на дифракция, така че светлината, разпространяваща се извън препятствието, да има качествено различна вълнообразна повърхност.

Трансформацията е толкова силна, че светлината започвадори разпространена в друга посока. Оказва се, че дифракцията ни позволява да трансформираме оригиналната вълна отпред в съвсем различна от нея. Така дифракцията е механизмът, чрез който получаваме нов фронт на вълната. Устройството, което го формира по описания по-горе начин, се нарича дифракционна решетка. Нека поговорим по-подробно.

Дифракционна решетка

Това е малка табела с надписа върху неятънки прави успоредни удари (линии). Те са разположени на разстояние една стотна или дори хилядна от милиметра. Какво се случва, ако лазерният лъч по пътя му срещне решетка, която се състои от няколко замъглени тъмни и ярки ленти? Неговата част ще върви направо през решетката и ще се огъне на части. Така се образуват два нови греди, които оставят решетката под определен ъгъл спрямо оригиналния лъч и са от двете й страни. В случай, че един лазерен лъч има например предна равнина, две нови греди, образувани странично от него, също ще имат равнинни вълнови прегради. По този начин, преминавайки лазерен лъч през дифракционната решетка, образуват две нови вълни (плоски). Очевидно дифракционната решетка може да се разглежда като най-простият пример за холограма.

Регистрация на холограмата

Въведение в основните принципи на холографиятаТя трябва да започне с проучване на двата самолета вълна фронтове. Взаимодействие, те образуват модел смущения, които се записват на поставят в същото място, където има екран, фотографска плака. Този етап от процеса (първата) в холографията се нарича запис (или запис) на холограмата.

Възстановяване на изображения

Предполагаме, че една от равнините е А, ивтората е В. Вълната А се нарича референтна вълна, а В е вълната на обекта, т.е. отразена от обекта, чийто образ е фиксиран. Тя не може да се различава от референтната вълна. При създаването на холограма на триизмерен действителен обект се формира много по-сложна вълнова фронта отразена от обекта.

Интерфейсът, представен вфотографски филм (т.е. образ на дифракционна решетка) - това е холограмата. Тя може да бъде поставена в пътя на еталонния първичен лъч (лъч от лазерна светлина, който има предна равнина). В този случай от двете страни се образуват две нови вълнообразни фронтове. Първият от тях е точното копие на предната част на вълната, която се разпространява в същата посока като вълната В. По-горе описаният етап се нарича реконструкция на изображението.

Холографски процес

Схемата за смущения, създадена от дваравнинни кохерентни вълни, след записването им на фотографска плоча, е устройство, което позволява да се реконструира друга равнина вълна в случай на осветяване на една от тези вълни. Холографският процес, като по този начин има следните етапи: регистрация и последващо "съхранение" на вълна отпред на целта под формата на холограма (намеса модел) и неговото разтваряне по всяко време след преминаването през холограмата позоваване вълна.

Предметът на вълната на предмета е всъщностможе да бъде всичко. Например, тя може да бъде отразена от някакъв реален обект, ако тя е последователна референтна вълна. Формиран от всякакви две вълнообразни фронтове с кохерентност, моделът на смущение е устройството, което позволява едно от тези фронтове да бъде трансформирано в друго чрез дифракция. Тук ключът към този феномен, като холографията, е скрит. Денис Габор е първият, който открива този имот.

Наблюдение на изображението, образувано от холограмата

В наше време започва да чете холограмиИзползвайте специално устройство - холографски проектор. Той ви позволява да конвертирате картина от дву до триизмерни. Въпреки това, за да видите обикновени холограми, изобщо не се изисква холографски проектор. Нека да опишем накратко как да гледаме такива изображения.

Да се ​​наблюдава най-простатахолограмно изображение, трябва да го поставите на около 1 метър от окото. Чрез дифракционната решетка трябва да гледаме в посоката, в която се появяват (реконструирани) равнината от нея. Тъй като равнинните вълни попадат в очите на наблюдателя, холографският образ също е плосък. Изглежда пред нас като "празна стена", която е равномерно осветена от светлина със същия цвят като съответното лазерно лъчение. Тъй като тази "стена" е лишена от специфични особености, не е възможно да се определи доколко тя е разположена. Изглежда, сякаш гледате разширена стена, разположена в безкрайност, но виждате само част от нея, която можете да видите чрез малък "прозорец", тоест холограма. Следователно холограмата е еднакво осветена повърхност, върху която не забелязваме нищо заслужаващо внимание.

Дифракционната решетка (холограма) ни позволяванаблюдавайте няколко прости ефекти. Те могат да бъдат демонстрирани и с помощта на холограми от различен тип. Преминавайки през дифракционната решетка, светлинният лъч се разцепва, се образуват две нови греди. С помощта на лазерни лъчи, е възможно да се освети всяка дифракционна решетка. В този случай радиацията трябва да е различна от използвания при записа. Ъгълът на огъване на лъча на цвят зависи от цвета му. Ако е червена (най-дългата вълна), тогава такъв лъч се огъва под по-голям ъгъл от синьото лъчче, което има най-късата дължина на вълната.

Чрез дифракционната решетка може да се пропуснесмес от всички цветове, която е бяла. В този случай всеки цветен компонент на тази холограма е извит под своя ъгъл. На изхода се формира спектър подобен на създадения от призмата.

Поставяне на решетките

Дифракционните решетки трябва да се направят многоблизко един до друг, така че да е забележима кривината на лъчите. Например, за да се огъне червен лъч с 20 °, е необходимо разстоянието между ходовете да не надвишава 0,002 mm. Ако те се поставят по-отблизо, лъчът на светлината започва да се огъва още повече. За да "записвате" тази решетка е необходима фотографска плоча, която може да регистрира толкова тънки детайли. Освен това е необходимо табелата да остане напълно неподвижна по време на експозицията, както и по време на регистрацията.

Картината може да бъде значително замърсена дори когатонай-малкото движение и толкова много, че ще бъде напълно неразличимо. В този случай няма да видим интерференция, а стъклена чиния, равномерно черна или сива по цялата й повърхност. Разбира се, в този случай дифракционните ефекти, предизвикани от дифракционната решетка, няма да бъдат възпроизведени.

Предавани и отразяващи холограми

Дифракционната решетка считана от нассе нарича преминаване, защото действа в светлината, преминаваща през него. Ако приложим линиите на решетката не към прозрачната плоча, а към повърхността на огледалото, ние получаваме дифракционна решетка отразяваща. Отразява светлината от различни цветове от различни ъгли. Съответно, има два големи класа холограми - отразяващи и пропускателни. Първите се наблюдават в отразена светлина, а втората - в предаваната светлина.