1tom - 0450.htm
503
ренц. картина (стоячая волна}, представляющая собой систему поверхностей пучностей dn d2, d;j,..-, на к-рых интенсивность волнового поля максимальна, перемежающихся узловыми поверхностями, где интенсивность становится минимальной (пунктир). Интер-фереиц. картина записывается в прозрачной светочувствительной среде, нанимающей объ╦м V. После экспозиции и последующей хим. обработки в толще светочу вствит. материала образуется фотогр. изображение (напр., из Ag), распределение плотности к-рого моделирует распределение интенсивности в стоячей волне. Полученная т. о. фотогр. структура и наз. голограммой.
Процесс реконструкции (восстановления) объектной волны с помощью голограммы изображ╦н на рис. 1, б. На голограмму Н направляется волна W$ того же точечного источника .$, к-рый использовался при записи голограммы. Оказывается, что структура голограммы именно такова, что в результате взаимодействия с ною восстанавливающая волна W$ трансформируется в волну WQ, точно совпадающую с объектной волной WQ, записанной на голограмме.
Запись и воспроизведение волнового поля с помощью голограммы можно объяснить след, образом: при записи голограммы поверхности пучностей интерферепц. картины rf:, d2t ds, ... образуются именно там, где фазы объектной и опорной волн совпадают. В точках пространства, принадлежащих этим поверхностям, волны WQ и W$ отличаются только направлением распространения. После экспозиции и проявления на месте поверхностей пучностей образуются своеобразные мстал-лич. или диэлектрич. кривые зеркала сложной формы
rfi, *?2т ^а, ∙∙- ∙ Когда на голограмму снова падает волна Wg, эти зеркала изменяют направление восстанавливающей волны именно в тех точках, где е╦ фазы совпадают с фазами объектной волны W0. После этого волны Ws и WQ перестают отличаться также и по направлению, т. е. волна W$ полностью трансформируется в волну Wn. Наблюдатель п., регистрирующий восстановленную голограммой волну И^о, не может отличить е╦ от истинной волны W0, отраж╦нной объектом, и соответственно видит изображение этого объекта О', неотличимое от оригинала. Восстановленное голограммой изображение объ╦мно, при смещении точки зрения предмет можно увидеть с разных сторон и даже то, что за ним находится. Свойства голограмм весьма раз-носторонни и отнюдь не сводятся к одной только способности записывать и восстанавливать волновые поля (см. ниже).
Классификация голограмм. Внутри Г. определился ряд разл. направлений е╦ развития, каждое из к-рых соответствует определ╦нной разновидности голограмм и е╦ свойствам. В свою очередь, свойства голограмм существенно зависят от конфигурации и физ. свойств светочувствительной среды, в к-рой осуществляется запись; от взаимного расположения голограммы, объекта, опорного источника; от длины волны К излучения при записи и восстановлении голограммы; от фйз. природы волнового поля, записываемого на голограмме.
В зависимости от геометрич. конфигурации светочувствительной среды, в к-рой зарегистрирована интер-ферояц. картина, различают двумерные и тр╦хмерные голограммы. Запись в двумерных средах относится к тому случаю, когда толщина фотоматериала k много меньше пространств, периода Л регистрируемой интерференц. картины (рис. 1, а]. Отображающие свойства двумерной голограммы ограниченны. В частности, она неоднозначно восстанавливает волновое поле излучения объекта: кроме истинной объектной волны WQ и соответствующего ей истинного изображения объекта О1 в этом случае восстанавливается ложная, т. н, сопряж╦нная, волна ТУ" и соответствующее ей ложное сопряж╦нное изображение О" (рис. 1, 6).
Источник 5, с помощью к-рого восстанавливается двумерная голограмма, должен быть строго монохро-
матичным, поскольку (в силу отсутствия селективных свойств) двумерная голограмма восстановит все соответствующие разным К изображения, и, как следствие этого, результирующее изображение будет сильно размазано. Двумерные голограммы используются при решении задач радио-, акустической и цифровой Г., при голографическам распознавании, образов^ а также в нек-рых др. случаях (см. Голография акустическая}.
Тр╦хмерная голограмма, у к-рой толщина h много больше Л (рис. 1, а), представляет собою наиб, общий случай голографич. записи. Она однозначно восстанавливает волновое поле объекта ≈ сопряж╦нная волна W" и соответствующее ей сопряж╦нное иаображение О" отсутствуют. Особенностью тр╦хмерной голограммы является также способность воспроизводить не только фазу и амплитуду записанного на ней излучения, но и его спектральный состав. Оказывается, что если такую голограмму восстановить источником излучения со сплошным спектром (напр., лампой накаливания}, то она сама выберет из сплошного спектра те составляющие, к-рые участвовали в е╦ записи. Свойство спектральной селективности тр╦хмерной голограммы обусловлено интерференцией волн, отраж╦нных последовательностью пучностей, зарегистрированной на голограмме стоячей волны (поверхности dx, d2, d3 , ... , рис. 1, б). Эти волны складываются синфазно и взаимно усиливают друг друга только для одной монохроматич. составляющей ≈ той, к-рой экспонировалась голограмма при е╦ записи. Т. к. любая светочувствительная среда имеет конечную толщину, то все голограммы фактически тр╦хмерны. Тр╦хмерность голографич. записи особенно выявляется в оптнч. диапазоне спектра, когда длина волны регистрируемого на голограмме излучения, как правило, намного превосходит толщину светочувствительного материала.
Наиб, сильно свойства голограммы определяются физ. характером светочувствительной среды, в к-рой осуществляется е╦ запись. По этому признаку Г. мощно разделить на две основные области ≈ статич. и дина-мич. Г.
Регистрирующие среды. Статич. голограммы записывают в светочувствит. средах, к-рые в момент записи образуют т. н. скрытое изображение, выявляющееся только после спец, последующей обработки (проявления) фотоматериала. В Г. используют разнообразные светочувствит. среды. Наиб, высокочувствительные из них ≈ галогенидо-серебряные. Разрешающая способность выполненных на их основе фотопластинок достигает несх. тыс, линий на 1 мм при чувствительности порядка тысячной доли Дж на 1 см2. Фотопластинки с такой высокой разрешающей способностью используются в осн. для записи тр╦хмерных отражат. голограмм. Для задач оптической обработки информации, а также радио- и акустич. Г. обычно применяются фотопластинки со значительно меньшим разрешением и соответственно более высокой светочувствительностью.
Для записи отражательных тр╦хмерных голограмм используются также слои бихромированной желатины. Голограммы, полученные на таких слоях, создают очень яркие изображения и, как правило, прозрачны во всех диапазонах спектра кроме той длины волны, на к-рой они были записаны. Это удобно при создании оптич, голограммных элементов, к-рые фокусируют излучение в заданном участке спектра и прозрачны для остальных длин волн.
Ряд применений Г. основан на способности голограммы записывать волновые поля посредством создания спец. фазового рельефа на поверхности светочувствит. слоя. Одна из наиболее распростран╦нных светочувствит. сред такого рода ≈ фоторезисты. При хим. обработке засвеченные участки слоя фоторезиста вымываются, образуя на его поверхности определ╦нный рельеф. Запись голограммы посредством создания рельефа характерна также и для фототермопластических сред,
509
")
}
