Holografie - l ... Conceptul, principiu, cererea

imagine holografică de astăzi este utilizat din ce în ce. Unii chiar cred că poate înlocui mijloacele cunoscute de comunicare în timp. Ne place sau nu, dar acum este utilizat pe scară largă în diverse industrii. De exemplu, noi toți sunt autocolante familiare holografice. O mulțime de producători care le folosesc ca mijloc de protecție împotriva falsificării. Fotografia de mai jos prezintă câteva abțibilduri holografice. Aplicarea lor - un mod foarte eficient de a proteja bunuri și a documentelor împotriva falsificării.

Istoria studiului de holografie

Tridimensională a imaginii obținute ca urmare a refractie, a început să studieze relativ recent. Cu toate acestea, putem vorbi de existența istoriei studiului său. Dennis Gabor, om de știință britanic, identificat pentru prima dată în 1948, este holografie. Această descoperire a fost foarte importantă, dar cea mai mare valoare la momentul respectiv nu a fost încă evidentă. A lucrat în anii 1950, cercetatorii au suferit de lipsa unei surse de lumină având o coerență - o caracteristică foarte importantă pentru dezvoltarea de holografie. Primul laser a fost fabricat în 1960. Cu acest aparat este posibil să primească o lumină având suficientă coerență. Juris Upatnieks și immet Leith, oamenii de stiinta americani au folosit pentru a crea prima holograma. Cu ajutorul lor a obținut imagini tridimensionale ale obiectelor.

În anii următori, studiul a continuat. Sute de lucrări de cercetare care au examinat conceptul de holografie, a fost publicat intre timp, si a publicat mai multe cărți pe această metodă. Cu toate acestea, aceste lucrări sunt adresate profesioniștilor și nu cititorul general. În acest articol vom vorbi despre orice limbaj accesibil.

Ce este holografie

Puteți oferi următoarea definiție: holografia - se obține prin fotografie cu laser volumetric. Cu toate acestea, această definiție nu este pe deplin satisfăcătoare, deoarece există multe alte tipuri de imagini tridimensionale. Cu toate acestea, aceasta reflectă cel mai important: Holography - o metodă tehnică, care permite „înregistrarea“ apariția unui obiect; aceasta poate ajuta la obținerea unei imagini tridimensionale care arata ca un lucru real; utilizarea de lasere a fost crucială pentru dezvoltarea sa.

Holografie și aplicarea acesteia

Studiul holografie ajută să clarifice multe dintre problemele asociate cu fotografia conventionala. Ca o artă imagine tridimensională poate provoca chiar și acesta din urmă, pentru că vă permite să reflecte lumea mai precis și corect.

Oamenii de știință emit uneori eră în istoria omenirii prin mijloace de comunicare, care au fost cunoscute în anumite secole. Se poate spune, de exemplu, existente în hieroglifelor antice din Egipt, conform invenției , în 1450 a tiparului. În legătură cu progresele tehnologice observate, în zilele noastre, noi mijloace de comunicare, cum ar fi TV și telefon, a ocupat o poziție dominantă. Deși principiul holografic este încă în fază incipientă atunci când vine vorba de utilizarea sa în mass-media, există motive să se creadă că dispozitivul bazat pe acesta va fi capabil să înlocuiască mijloacele cunoscute de comunicare în viitor, sau cel puțin să extindă sfera de aplicare a acestora.

literatura science fiction și presa populară adesea portretizat holografie în lumina greșit, distorsionat. Ei creează adesea o idee greșită despre această metodă. imagine tridimensională, văzută pentru prima dată, fascinant. Dar nu mai puțin impresionant este explicația fizică a principiului dispozitivelor sale.

Modelul interferență

Capacitatea de a vedea obiecte bazate pe faptul că undele luminoase sunt refractate sau reflectată de la ei, pentru a primi în ochii noștri. lumina reflectata de un obiect caracterizat prin forma de undă a frontului de undă corespunzătoare formei obiectului. Imagine de dungi închise și deschise (sau linii) creează două grupuri de unde luminoase coerente care interferează. Aceasta formează un holografie volum. Benzile de date cuprind în fiecare caz o combinație care depinde numai de forma wavefronts undelor care interacționează unele cu altele. O astfel de imagine se numește interferență. Acesta poate fi fixat, de exemplu, pe o placă fotografică, în cazul în care ați pus -o într - un loc în care există o interferență val.

Varietatea de holograme

Metoda vă permite să înregistrați (înregistrare), reflectată de frontul de undă de obiect, și apoi să-l restaureze, astfel încât privitorul simt că el vede un lucru real, și este holografie. Acest efect, care se datorează faptului că imaginea tridimensională se obține în aceeași măsură ca și un lucru real.

Există mai multe tipuri diferite de holograme, în care este ușor pentru a obține confuz. Pentru a determina acest lucru sau de acest tip, ar trebui să fie consumat patru sau chiar cinci adjective. Din toate seturile lor, considerăm că numai clasele de bază pe care le utilizează holografie moderne. Cu toate acestea, trebuie mai întâi să vorbim un pic despre acest fenomen val de difracție. Asta ne permite să proiecteze (sau mai degrabă de a reconstrui) Wavefront.

difracție

În cazul în care un obiect se află în calea luminii, el aruncă o umbră. curbează lumina în jurul obiectului, care vin parțial în regiunea de umbră. Acest efect se numește difracție. El se datorează naturii val de lumină, dar pentru a explica este destul de dificil de strict.

Numai într-un unghi foarte mic de lumină pătrunde în regiunea umbră, așa că aproape nu-l observa. Cu toate acestea, în cazul în care există o multitudine de mici obstacole, distanța dintre care constituie doar câteva lungimi de unda de lumina pe drum, acest efect devine destul de vizibile.

În cazul în care căderea Wavefront cade pe un singur mare obstacol, „cade“, partea relevantă a acesteia, care nu afectează zona rămasă a Wavefront. Dacă există o mulțime de mici obstacole în calea sa, este modificat prin difracție, astfel încât răspândirea barierei de lumină va avea un front val calitativ diferit.

Transformarea este atât de puternică încât chiar și lumina începe să se răspândească în cealaltă direcție. Se pare că difractie ne permite de a converti Wavefront original, într-o foarte distinctă de ea. Astfel, difractie - mecanismul prin care vom obține noul Wavefront. Dispozitivul descris mai sus , prin formarea acestuia, denumit grilaj de difracție. Vom spune mai multe despre el.

grilaj de difracție

Aceasta este o plăcuță cu un depus pe acesta lovituri paralele drepte subțiri (linii). Ele sunt distanțate de o sutime sau chiar o miime de milimetru. Ce se întâmplă în cazul în care fasciculul laser pe drum întâlnește grila, care constă dintr-un număr de benzi întunecate și luminoase neclare? O parte din ea va trece direct prin baruri, iar unele - buclat. Astfel au format două grinzi noi care ies grilaj la un anumit unghi față de fasciculul original și sunt situate pe ambele părți ale acestuia. Dacă cineva are un fascicul laser, de exemplu, un plan Wavefront, cele două formate de laturile noului fascicul va avea, de asemenea, un wavefronts planare. Astfel, prin trecerea printr-o rețea de difracție cu fascicul laser, formam două noi fronturi de undă (plat). Aparent, grilajul de difracție poate fi considerat ca fiind cel mai simplu exemplu al unei holograme.

hologramă Înregistrare

Familiarizarea cu principiile de bază ale holografie ar trebui să înceapă cu un studiu al celor două fronturi de undă plană. Interactiunea, ele formează un model de interferență, care este înregistrată pe plasat în același loc unde a existat un ecran, placă fotografică. Această etapă a procesului (prima) în holografia se numește o înregistrare (sau înregistrare) a hologramei.

Restaurare imagine

Presupunem că unul dintre undele plane - A, iar al doilea - V. val, și B de referință Și anume - subiectul, care este reflectată de obiect a cărui imagine este fixată. Ea poate diferă în nici un fel de unda de referință. Cu toate acestea, la crearea holograma este format tridimensional obiect real Wavefront considerabil mai complexă de lumină reflectată de obiect.

Modelul de interferență, cu condiția ca pe un film fotografic (de exemplu, o imagine a grilajului), - aceasta este holograma. Acesta poate fi plasat în calea fasciculului de referință primar (fascicul laser având un wavefront plan). În acest caz, ambele părți sunt formate 2 nou front val. Prima dintre ele este o copie exactă a frontului de undă obiect care se propagă în aceeași direcție ca și unda W. pasul de mai sus se numește imaginea reconstruită.

Procesul holografic

Modelul interferență, care este creat de două plane valuri coerente este după înregistrarea pe placa fotografică este un dispozitiv care permite recuperarea celeilalte iluminarea undei plane în cazul unuia dintre aceste valuri. Procesul holografic, deci are următoarele etape: înregistrarea și ulterior „stocare“ a frontului de undă a obiectivului sub forma unei holograme (model de interferență) și reconstituirea în orice moment după trecerea prin holograma de undă de referință.

Subiect Wavefront poate fi de fapt orice. De exemplu, poate fi reflectata de un obiect real, în timp ce în cazul în care acesta este un val de referință coerent. Formată prin orice două wavefronts având coerență, modelul de interferență - acesta este un dispozitiv care vă permite să convertiți datorită difracției uneia dintre aceste fronturi în cealaltă. Aceasta este în cazul în care cheia ascunsă a fenomenului de holografie. Dennis Gabor a descoperit pentru prima dată această proprietate.

Imaginea de observație generată de hologramă

În timpul nostru, a început să fie folosit un dispozitiv special pentru citirea holograme - proiectorul holografic. Acesta vă permite să convertiți o imagine de la două până la trei dimensiuni. Cu toate acestea, pentru a vizualiza o hologramă simplu, nu este necesară proiectorul holografic. descrie pe scurt modul de a face cu astfel de imagini.

Pentru a observa este format imaginea hologramei elementară, este necesar să-l pună la o distanță de 1 metru de ochi. Prin rețea de difracție trebuie să se uite la direcția în care undele plane (restaurat) iese din ea. Deci, cum exact unde plane intra ochiul observatorului, o imagine holografică este, de asemenea, plat. Se pare că noi ca și cum „perete gol“ , care luminează uniform lumina având aceeași culoare ca și corespunzătoare cu laser. Deoarece semne specifice acestui „Wall“ este lipsit, este imposibil să se determine cât de departe este. Se pare ca și cum te uiți la situat la infinit peste pereți, dar puteți vedea doar o parte din ea, ceea ce este posibil pentru a vedea printr-o „fereastră“ mic, care este o hologramă. Prin urmare, o holograma - este suprafața pe care noi nu putem vedea nimic demn de atenție iluminat uniform.

Rețelei de difracție (holograme) ne permite să observăm câteva efecte simple. Ele pot demonstra utilizarea hologramele și alt tip. Trecând prin rețea de difracție, fasciculul de lumină este divizat, formând două noi fascicul. Folosind fascicule laser pot ilumina orice rețea de difracție. Radiația ar trebui să fie o culoare diferită de cea utilizată în înregistrarea sa. Unghiul de îndoire fasciculului de culoare depinde de ce culoare are. Dacă este roșu (lungimea de undă lungă), o astfel de fascicul este îndoit la un unghi mai mare decât fasciculul albastru, care are cea mai mică lungime de undă.

Prin grilajul poate sări peste un amestec de toate culorile, adică alb. În acest caz, fiecare componentă de culoare a hologramei se apleacă sub propriul unghi. La spectrul de ieșire este format similar cu prisma creat.

Plasarea liniilor de grilaj

Strokes grătarului ar trebui să fie foarte aproape unul de altul, care a fost îndoire vizibilă a razelor de lumină. De exemplu, la curbura grinzii roșu de 20 °, este necesar ca distanța dintre șanțurile nu depășește 0,002 mm. În cazul în care au loc mai mult, o rază de lumină începe să se îndoaie chiar mai mult. În scopul de a „scrie“ este nevoie de o placă de rețea dat, care poate înregistra piese atât de subțiri. În plus, este necesar să se placă în procesul de expunere și a rămas complet nemișcat în timpul înregistrării.

Imaginea poate fi murdărită de mult chiar și la cea mai mică mișcare, atât de mult încât ar fi complet imposibil de distins. În acest caz, vom vedea nici un model de interferență, doar o placă de sticlă pe toată suprafața uniform negru sau gri. Desigur, în acest caz, nu va juca efecte de difracție generate de un grilaj de difracție.

Transmisiv și hologramă reflectorizante

Am examinat rețelei de difracție este menționată ca o transmisie, deoarece acționează în lumina care trece prin ea. În cazul în care cauza a liniei zăbrele nu este pe placa transparentă, iar pe suprafața oglinzii, se obține o rețea de difracție reflexiei. Aceasta reflectă lumina de la diferite unghiuri de culori diferite. Prin urmare, există două clase largi de holograme - reflectorizant și transmisiv. În primul rând observate în lumina reflectată, iar al doilea - în trecere.