Голография и ее применение - OXFORDST.RU

Голография и ее применение

ГОЛОГРАФИЯ

ГОЛОГРАФИЯ (от греч. холос – полный и графо – пишу) – способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке (голограмме) при помощи когерентного (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ) излучения лазера. Голограмма фиксирует не само изображение предмета, а структуру отраженной от него световой волны (ее амплитуду и фазу). Для получения голограммы необходимо, чтобы на фотографическую пластинку одновременно попали два когерентных световых пучка: предметный, отраженный от снимаемого объекта, и опорный – приходящий непосредственно от лазера. Свет обоих пучков интерферирует, создавая на пластинке чередование очень узких темных и светлых полос – картину интерференции.

На экспонированной таким образом и проявленной пластинке отсутствует какое-либо изображение, однако его в зашифрованном виде содержит система интерференционных полос, и если голограмму просветить, как диапозитив, лазерным светом той же частоты, что была использована при записи, возникнет «восстановленная голограмма» – объемное изображение снятого предмета, словно висящего в пространстве. Меняя точку наблюдения, можно заглянуть за предметы на первом плане и увидеть детали, ранее скрытые от взгляда, Свет, проходя сквозь систему черно-белых полос голограммы, испытывает дифракцию и воспроизводит волновой фронт, исходивший от снятого предмета (см. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ). Аналогичным образом лазерный луч, пропущенный сквозь отверстие очень малого диаметра, даст на фотопластинке, поставленной за отверстием, систему колец (так называемые «кольца Френеля»). А световой пучок, проходящий сквозь их изображение («зонную пластинку»), сойдется в точку. Кольца Френеля представляют собой простейшую голограмму – голограмму точки.

Голографию изобрел (и придумал название) английский физик Деннис Габор в 1947, исследуя законы построения изображений в оптике и работая над совершенствованием электронного микроскопа. Он пришел к выводу, что зарегистрировать полное изображение предмета можно без объектива, используя только пучок когерентного монохроматичного света. Первые голограммы были получены им при помощи ртутной лампы, из спектра излучения которой «вырезалась» очень узкая полоса частот. Диаметр пучка составлял 1–2 микрона, а время экспозиции – несколько часов. Между источником света и фотопластинкой помещался либо прозрачный объект, либо предмет небольшого размера, так что излучение источника выполняло одновременно функции и предметного, и опорного пучков. Поэтому при восстановлении голограммы возникали сразу два изображения на одной линии, которые создавали взаимные помехи при регистрации. Все это делало невозможным практическое применение голографии, и о ней надолго забыли.

После появления мощного источника когерентного света – лазера интерес к голографии вспыхнул вновь. В 1962 американские оптики и радиофизики Эммет Лейт и Дж. Юрис Упатниекс усовершенствовали схему Габора, разделив предметный и опорный пучки, которые стали теперь пересекаться непосредственно перед фотопластинкой. Это позволило, во-первых, голографировать непрозрачные предметы сложной формы, а во-вторых, разнести восстановленные изображения в пространстве. Схема Лейта – Упатниекса стала основой современных голографических установок.

В это же время на голографические методы записи изображения обратил внимание российский физик Юрий Николаевич Денисюк. Он создал принципиально новый способ записи голограмм в толстом слое фотографической эмульсии. Предметный и опорный пучки приходят к пластинке с разных сторон и интерферируют. В объеме ее эмульсионного слоя на разной высоте в областях максимумов интерференции возникают микроскопические пятна почернения. Падающий на проявленную голограмму свет отражается от них и, интерферируя, формирует восстановленное изображения предмета. При этом из голограммы выходят только свет, частота которого равна частоте записывающего лазерного излучения, а все остальные частоты автоматически подавляются. Объемную голограмму восстанавливают обычным белым светом, получая монохромное изображение.

В своей работе Ю.Денисюк опирался на способ получения цветных фотографических изображений, разработанный французским физиком Габриэлем Липпманом в 1891. Луч света из объектива его фотоаппарата попадал на пластинку, залитую с обратной стороны ртутью (ее слой служил зеркалом). Отраженные световые волны интерферировали с падающими, создавая в толще фотографической эмульсии стоячие волны. В местах их пучностей возникали области почернения – отражающие поверхности, каждая из которых отражала свет только «своего» цвета. Изображение было цветным, но не объемным.

Современная технология позволяет копировать объемные голограммы «по Денисюку» типографским способом. Для этого голограмму получают в особом светочувствительном материале – фоторезисте. После экспонирования материал обрабатывают растворителем, который смывает его слой до зон почернения. Образуется микрорельеф, с которого снимают отпечаток – матрицу. При помощи этой матрицы в пластическом материала печатают копии голографического рельефа, покрывают их слоем металла и прозрачной защитной пленкой. Таким способом изготавливают защитные марки на упаковках пищевых продуктов и документах. Подделать их практически невозможно.

Голографические изображения можно получать при помощи любых когерентных волн, например, акустических, возбужденных в жидкости синхронно работающими вибраторами. Интерференция звуковых волн создает на поверхности жидкости рябь, с которой эту акустическую голограмму восстанавливают лазерным лучом.

Свойства голограмм.

Голографическое изображение отличается от фотографии не только своей объемностью, но и еще несколькими важными свойствами.

1. В любую точку плоской голограммы «по Габору» попадает свет, отраженный от всех точек предмета. Это означает, что любой, самый маленький ее участок содержит зрительную информацию обо всем предмете. Голограмму можно разбить на несколько кусков, и каждый будет полностью воспроизводить первоначальное изображение. Отпечаток голограммы, где черные полосы стали прозрачными и наоборот, дает то же изображение, что исходная голограмма. Ни фотография, ни голограмма «по Денисюку» таким свойством не обладает.

2. Голографическое изображение можно увеличить на стадии восстановления. Когда голограмму записывают параллельным световым пучком, а восстанавливают расходящимся, изображение увеличивается пропорционально углу расхождения (геометрический коэффициент увеличения kг). Если запись ведется излучением длиной волны l 1, а восстановление – кратной ему l 2 > l 1, изображение станет больше в k = l 2/ l 1 раз (волновой коэффициент увеличения kв). Полное увеличение равно произведению обоих коэффициентов; например, для рентгеновского микроскопа ( l 1 = 10 –2 мкм, l 2 = 0,5 мкм) с kг = 200 полное увеличение k = 10 6 .

3. Если на одну пластинку записать несколько голограмм, используя разные, но не кратные, длины волн, все они могут быть считаны независимо при помощи лазеров с соответствующим излучением. Таким же образом можно записать и полноцветное изображение.

4. Голограмму можно рассчитать и нарисовать при помощи компьютера и даже вручную. Так, зонную пластинку Френеля нетрудно начертить, получив простейшую голограмму одной точки, но чем сложнее объект, тем более запутанной становится такая искусственная голограмма.

Применение голографии.

Наиболее широкое применение голография находит в науке и технике. Голографическими методами контролируют точность изготовления изделий сложной формы, исследуют их деформации и вибрации. Для этого деталь, подлежащую контролю, облучают светом лазера, и отраженный свет пропускают сквозь голограмму эталонного образца. При отклонении размеров от эталонных, искажении формы и появлении поверхностных напряжений возникают полосы интерференции, число и расположение которых характеризует степень отличия изделия от образца или величину деформаций. Аналогичным образом исследуют обтекание тел потоками жидкости и газа: голограммы позволяют не только увидеть в них вихри и области уплотнений, но и оценить их интенсивность.

Голографическими методами можно распознавать образы, т.е. искать объекты, идентичные заданному, среди множества других, похожих на него. Такими объектами могут быть геометрические фигуры, фотографии людей, буквы или слова, отпечатки пальцев и т.д. На пути лазерного луча устанавливают сначала кадр, на котором может находиться искомый объект, а за ним – голограмму этого объекта. Появление яркого пятна на выходе говорит, что объект в кадре присутствует. Такая оптическая фильтрация может производиться автоматически и с большой скоростью.

Читайте также  Обобщение, оценка и оформление результатов аудиторской проверки

Методами акустической голографии удается получать объемные изображения предметов в мутной воде, где обычная оптика бессильна.

Голограммы музейных редкостей уже сделались довольно обычной вещью: они не только экспонируются на выставках, но и продаются в сувенирных ларьках. Начинают появляться, хотя и очень редко, объемные книжные иллюстрации. А голографическое кино и телевидение, несмотря на многолетние исследования и экспериментальные съемки, возникнет, видимо, нескоро.

Сергей Транковский

Демидов В.Е. Пойманное пространство. М., «Знание», 1982
Пирожников Л.Б. Что такое голография? М., «Московский рабочий», 1983
Транковский С.Д. Книга о лазерах. М., «Детская литература», 1988

Что такое голограмма и где она используется

Однако качество первых голограмм было невысоким по причине использования для их создания примитивных газоразрядных ламп. Все изменилось в 60-е годы с изобретением лазеров, что поспособствовало стремительному развитию голографических технологий. Первые высококачественные лазерные голограммы были получены советским физиком Ю. Н. Денисюком в 1968 году, а спустя 11 лет, его американский коллега Ллойд Кросс создал еще более сложную мультиплексную голограмму.

Принцип формирования голограммы

В процессе визуализации голограммы в определенной точке пространства происходит сложение двух волн – опорной и объектной, образовавшихся в результате разделения лазерного луча. Опорную волну формирует непосредственно источник света, а объектная отражается от записываемого объекта. Здесь же размещается фотопластина, на которой «отпечатываются» темные полосы в зависимости от распределения электромагнитной энергии (интерференции) в данном месте.

Аналогичный процесс происходит и на обычной фотопленке. Однако для воспроизведения изображения с нее требуется распечатка на фотобумаге, тогда как с голограммой все происходит несколько иначе. В данном случае для воспроизведения «портрета» объекта достаточно «осветить» фотопластину волной, близкой к опорной, которая преобразует ее в близкую к объектной волну. В результате мы увидим почти что точное отражение самого объекта при отсутствии его в пространстве.

3D-голограмма и ее применение

Как работают голографические проекторы

В ряду новейших технологий передачи информации – видеоконференции и интерактивная голография, формирующая эффект висящей в воздухе прозрачной поверхности.

Возможности голографических проекторов по мере развития современных технологий постоянно расширяются, а качество изображений улучшается. Они становятся доступнее и компактнее. Сегодня на вечеринках и в ночных клубах можно встретить лазерные голографические мини-проекторы, создающие сложные лазерные «рисунки», которые сочетаются с дымовыми эффектами.

Голограмма человека

О том, что с тех пор голография совершила головокружительный технологический рывок, стало ясно 19 мая 2014 года в Лас-Вегасе при вручении премии Billboard Music Awards, когда перед потрясенными зрителями, как в старые добрые времена спел и станцевал… покойный Майкл Джексон. Чудесное «воскресение» стало возможным, благодаря великолепной голограмме, которую сотворила компания Pulse Evolution.

Голография на дисплее смартфона

С появлением мобильных телефонов, а позже смартфонов, стало ясно, что однажды пути этих двух знаковых технологий XXI века пересекутся. Так и случилось. И вот уже YouTube переполнен советами пользователей по превращению смартфона в голографический мини-проектор.

Свежую идею подхватил один из лидеров по производству цифровых фото- и видеокамер компания RED. В июле прошлого года она представила первый в мире смартфон с 5,7 дюймовым голографическим экраном – RED Hydrogen One. Кроме привычных 2D-изображений он воспроизводит трехмерный контент без помощи специальных очков, а также контент для виртуальной и дополненной реальностей.

Голограммы из будущего

Свою лепту внесла Microsoft, разработав технологию голопортации. Она предполагает передачу объемного отсканированного изображения собеседника в режиме онлайн и создания его трехмерной модели.

Специалисты лаборатории Digital Nature Group из Японии научились с помощью фемтосекундных лазеров создавать голограммы, которые к тому же можно потрогать руками, не опасаясь нежелательных последствий. Это стало возможным за счет сокращения длительности лазерных импульсов с нано- до фемтосекунд.

Что такое голограмма? — Определение и принцип работы

Голограммы — это виртуальные трехмерные изображения, создаваемые интерференцией световых лучей, отражающих реальные физические объекты. Голограммы сохраняют глубину, параллакс и другие свойства исходного объекта. Они отлично подходят для представления сложных технических концепций и демонстрации визуально привлекательных товаров.

Хотя концепция голограмм была введена в 1940-х годах, она не стала популярной до появления принцессы Леи в качестве плавающего изображения в «Звездных войнах».

В течение многих лет казалось, что эта технология будет навсегда отодвинута в область научной фантастики. Однако сегодня все по-другому, благодаря достижениям в области оптических технологий.

Ниже мы объяснили, что такое именно голограмма, как она работает и каковы возможности ее применения. Мы постарались сделать все как можно проще, чтобы вы не запутались.

Определение голограммы

Голограмма — это трехмерное световое поле, которое генерируется посредством физической записи интерференционной картины. Эта картина включает в себя явление, называемое дифракцией, в результате чего получается виртуальное трехмерное изображение исходной сцены.

Проще говоря, голограммы представляют собой трехмерные изображения, генерируемые интерференционными световыми лучами, которые отражают реальные, физические объекты. В отличие от обычных 3D проекций, голограммы можно увидеть невооруженным глазом. Нет необходимости носить 3D-очки.

Наука и практика создания голограмм называется голографией. Эта технология еще не совсем догнала магию кино, но ее можно использовать для создания голограмм, которые сохраняют глубину, параллакс и другие свойства реальной сцены.

Разница между голограммой и обычным фотографическим изображением

В то время как обычное фотографическое изображение фиксирует изменение интенсивности света, голография фиксирует как интенсивность, так и фазу света. Вот почему голограммы создают действительно трехмерные изображения, а не просто создают иллюзию глубины.

Голограмма представляет собой фотографическую запись светового поля, а не изображения, сформированного объективом. Она демонстрирует подсказки визуальной глубины, которые реалистично меняются в зависимости от относительного положения наблюдателя.

Голография также отличается от линзовидной и более ранних технологий автостереоскопического 3D отображения, таких как автостереоскопическое. Несмотря на то, что эти технологии дают схожие результаты, они опираются на традиционную линзовую визуализацию.

Кто изобрел голографию?

В 1947 году венгерско-британский физик Деннис Габор разработал теорию голограммы, работая над повышением разрешения электронного микроскопа. Он придумал термин голограмма, который был взят из двух греческих слов «holos» (что означает «целое») и «gramma» (что означает «сообщение»).

Однако оптическая голография действительно не продвинулась до появления лазера в 1960 году. Лазер излучает очень мощный всплеск света, который длится всего несколько наносекунд. Это позволило получить голограммы высокоскоростных событий, таких как пуля в полете.

В следующем десятилетии многие ученые придумали различные методики создания 3D голограмм с помощью лазера. Первая голограмма человека была создана в 1967 году, что проложило путь для различных применений голографии.

Как работает голограмма?

Голография включает в себя запись светового поля, а затем его реконструкцию в отсутствие оригинальных объектов. Можно представить себе это как нечто подобное звукозаписи, при которой звуковое поле, создаваемое вибрирующим веществом, обрабатывается таким образом, что впоследствии (при отсутствии исходного вибрирующего вещества) оно может быть восстановлено.

Запись звука Ambisonic (трехмерная система пространственного звука), фактически, больше похожа на голографию, где при воспроизведении можно воссоздать определенные углы прослушивания звукового поля.

Читайте также  Закупочная логистика понятие и структура

Чтобы создать голограмму, вам нужны три вещи:

1. Лазерный луч, который будет направлен на объект
2. Носитель записи с соответствующими материалами
3. Чистая среда для пересечения светового луча

Запись голограммы | Изображение предоставлено: Викимедиа

Лазерный луч делится на два одинаковых луча с помощью светоделителя. Один из них отражается от объекта на носителе записи, а другой непосредственно передается на носитель записи. Таким образом, он не конфликтует с изображениями, исходящими от луча объекта.

Восстановление голограммы | Изображение предоставлено: Викимедиа

Когда два луча пересекаются друг с другом, они создают интерференционную картину, которая отпечатывается на носителе записи (в основном из галогенида серебра). Слой этого носителя записи прикреплен к прозрачной подложке, такой как стекло, которая воссоздает виртуальное изображение с гораздо более высоким разрешением, чем фотографическая пленка.

Оптические инструменты, объект и носитель записи должны оставаться неподвижными относительно друг друга во время процесса. В противном случае интерференционная картина и голограмма будут размыты и испорчены.

Применение

3D голограммы имеют широкий спектр применения. Например, они могут быть использованы в:

Хранение данных: Голографическое хранение данных — это потенциальная технология, которая может хранить информацию с высокой плотностью внутри фотополимеров или кристаллов. Поскольку существующие методы хранения, такие как Blu-ray Disc, достигают верхнего предела плотности данных, голографическое хранилище может стать популярным носителем следующего поколения.

Безопасность: защитные голограммы являются наиболее распространенным типом голограмм. Они широко используются в паспортах, банковских и кредитных картах, а также в нескольких банкнотах по всему миру.

Хотя это и не голограмма в истинном смысле слова, термин «голограмма» приобрел вторичное значение из-за широкого использования многослойного изображения на водительских удостоверениях и кредитных картах. Некоторые номерные знаки на транспортных средствах содержат зарегистрированные голограммные наклейки, которые указывают на подлинность.

Датчик: голограмма, встроенная в интеллектуальное устройство, создает голографический датчик. Его можно использовать для обнаружения специфических молекул или метаболитов.

Сканеры: голографические сканеры используются в автоматизированных конвейерных системах и крупных транспортных компаниях для определения размеров упаковки.

Одной из последних (коммерчески доступных) реализаций голографических технологий является гарнитура Microsoft HoloLens. Он использует системы оптической проекции и компьютерной обработки для создания объектов, похожих на цифровые голограммы, которые пользователи могут просматривать и взаимодействовать в их реальной среде, но только при использовании гарнитуры.

Кроме того, 3D голограммы прекрасно подходят для представления сложных технических концепций, демонстрации драгоценных камней и подобных визуально привлекательных товаров.

Голография может дополнительно подчеркнуть красоту и совершенство отображаемого предмета, представляя его в чрезвычайно эстетичном виде.

В принципе, голограммы можно создавать из любой волны. Электронная голография, например, является применением методов голографии к электронным волнам (вместо световых волн). В основном она используется для анализа электрических и магнитных полей в тонких пленках.

Аналогичным образом, нейтроннолучевая голография используется для наблюдения за внутренней поверхностью твердых объектов.

Голография и ее применение

Голография (от греч. holos grapho – полная запись) – особый способ записи информации. В 1948 г. английский физик (венгр по национальности) Денис Габор высказал идею принципиально нового метода получения объемных изображений объектов. Он предложил регистрировать с помощью фотопластинки не только амплитуды и интенсивности, как с помощью обычной фотографии, но и фазы рассеянных объектом волн, воспользовавшись для этого явлением интерференции волн. Это позволяет избавиться от потери информации при фиксировании оптических изображений. Однако, практическое применение этот способ нашел только после изобретения лазеров – источников света высокой степени когерентности (временнόй и пространственной). В 1963 г. были получены первые лазерные голограммы.

Советский ученый Ю.Н. Денисюк в 1962 г. предложил оригинальный способ фиксирования голограмм на толстослойной эмульсии. Этот метод дает цветное изображение, и восстанавливается оно обычным белым светом.

Рассмотрим элементарный способ получения голограмм на толстослойной эмульсии (простейшая голографическая схема изображена на рис. 9.12 (BS – светоделитель, M1–M3 – глухие зеркала, L –короткофокусная линза, C – коллиматор, H – голограма)).

Испускаемый лазером луч, расширяется и делится на две части. Одна часть падает на фотопластинку, отразившись от зеркала (опорный луч), другая часть отражается от предмета (предметный луч). Оба пучка лучей должны быть когерентными. Опорный и предметный лучи складываются на фотопластинке, образуя интерференционную картину. Там, где максимумы интенсивности, эмульсия засвечивается сильнее, где минимумы – слабее.

Для восстановления изображения проявленную фотопластинку помещают в то самое место, в котором она находилась при фотографировании, и освещают опорным пучком света (часть лазерного пучка, которая освещала предмет, перекрывается). Опорный пучок дифрагирует на голограмме, в результате возникает волна точно такая же, как волна, отраженная предметом. Эта волна дает мнимое изображение предмета, которое воспринимается глазом наблюдателя.

Необходимо отметить, что обычная фотопластинка фиксирует только интенсивность, а голограмма – зависимость интенсивности от фазы.

Голограммы обладают следующими особенностями, отличающими их от фотографий.

· Голограмма дает объемное изображение.

· Голограмму можно разбить, и каждый осколок даст изображение. Объясняется это тем, что каждая точка пластинки при экспонировании подвергается действию волн, отраженных от всех точек предмета. При отделении части голограммы, уменьшается число «штрихов» своеобразной дифракционной решетки. Поэтому уменьшается разрешающая способность и интенсивность изображения при восстановлении, но картинка сохраняется.

· При воспроизведении изображения возможно его увеличение или уменьшение. Для увеличения необходимо при воспроизведении использовать излучение с большей частотой, чем при экспозиции. В этом случае масштаб увеличения можно определить по формуле.

· Цветные голограммы получают на толстослойных эмульсиях. При этом экспозиция проводится несколько раз с монохроматическим излучением. На голограмме фиксируется не плоская, а пространственная интерференционная картина и формируется пространственная решетка. Для воспроизведения голограмму освещают белым светом, и максимумы волн различной длины располагаются в различных точках пространства, формируя объемное цветное изображение, парящее в пространстве (рис. 9.13). На рис. 9.14 показан сильно увеличенный участок голографического негатива.

Рис. 9.13 Рис. 9.14

Хотя голографию изобрели в 1949 г., она получила широкое распространение лишь с начала шестидесятых годов, после изобретения лазера. В настоящее время голография представляет собой одно из главных направлений в оптических исследованиях. Ведутся исследования и разработки по применению голографии в медицине. Например, при получении оптических голограмм глаза, обеспечивающих единое трехмерное изображение хрусталика и сетчатки, или акустических голограмм тела, которые могут иметь важное преимущество по сравнению с двумерными рентгенограммами. К другим применениям голограммы относятся исследования и разработки по созданию кассетной видеозаписи, запоминающих электронно-вычислительных устройств, а также способов неразрушающих испытаний материалов.

Голография и ее применение

  • Исследовательские работы
    • Исследовательские работы школьников
    • Краеведение
    • ОБЖ
    • ОРКСЭ
    • Самоуправление в школе
  • Методические материалы
  • Игры, тренажеры, тесты
    • Игры и тесты по окружающему миру
    • Игры и тренажеры по математике
  • Контакты

Темы исследований

  • ДОУ (детский сад)
  • Начальная школа
  • Окружающий мир
  • Литературное чтение
  • Русский язык
  • Литература
  • Английский язык
  • Математика
  • Физика
  • Астрономия
  • Химия
  • Информатика
  • Биология
  • Экология
  • История
  • Обществознание
  • Краеведение
  • География
  • Физкультура
  • Музыка
  • ИЗО
  • ОБЖ
  • МХК
  • ОРКСЭ
  • Социальные проекты
  • Экономика
  • Психология
  • Педагогика
  • Литература по проектам

Оформление работы

  • Виды исследовательских работ
  • Организация и проведение работы
  • Этапы исследовательской работы
  • Оформление исследовательской работы
  • Структура исследовательской работы
  • План исследовательской работы
  • Титульный лист исследовательской работы
  • Содержание исследовательской работы
  • Введение исследовательской работы
    • Обоснование актуальности исследования
    • Проблема исследовательской работы
    • Цель исследовательской работы
    • Объект и предмет исследования
    • Задачи исследовательской работы
    • Гипотеза исследовательской работы
    • Методы исследования
    • Теоретическая значимость работы
    • Практическая значимость работы
  • Заключение исследовательской работы
  • Список литературы
  • Приложения исследовательской работы
  • Защита исследовательской работы
  • Исследовательская деятельность учащихся
Читайте также  Классификация сельскохозяйственных машин

Наш баннер

Исследовательские работы и проекты

Проект по физике «Голография и ее применение»

В индивидуальной исследовательской работе по физике на тему «Голография» автор рассматривает историю появления голографии и объясняет физические принципы данного явления, применение голографии. В работе дано определение понятия «голография» и рассмотрены сферы ее применения.

Подробнее о работе:

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Голография и ее применение» учащийся провел исследование применения голографии в производстве и разных сферах деятельности. Таким образом, им было изучено взаимодействие голографии и медицины, голографии и спектроскопии, а также особенности применения голографии в рекламных акциях. При проведении практического эксперимента автор проекта сконструировал голографическую пирамиду и провел демонстрацию голографической пирамиды и голограммы с помощью 3D-программы.

Оглавление

Введение
1. Физические принципы голографии.
2. История голографии.
3. Способы получения голограмм.
4. Виды голографического оборудования.
4.1 Голографическое оборудование MAX3D-Z7.
4.2 Голографическое оборудование DM 60Z.
4.3 Голографическое оборудование Holo HR-42.
5. Голография в производстве.
5.1 Голография в медицине.
5.2 Голография в спектроскопии.
5.3 Голография в рекламных акциях.
6. Практическая работа.
6.1 Конструирование голографической пирамиды.
6.2 Демонстрация голографической пирамиды и голограммы.
Заключение
Список использованных источников

Введение

Тема «Голография» изучается на стыке сразу нескольких взаимосвязанных дисциплин. Для современного состояния науки характерен переход к глобальному рассмотрению проблем тематики «Голография».

Вопросам исследования посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер, а в многочисленных монографиях по данной тематике рассмотрены более узкие вопросы проблемы «Голография». Однако, требуется учет современных условий при исследовании проблематики обозначенной темы.

Высокая значимость и недостаточная практическая разработанность проблемы «Голография» определяют несомненную новизну данного исследования.

Дальнейшее внимание к вопросу о проблеме «Голография» необходимо в целях более глубокого и обоснованного разрешения частных актуальных проблем тематики данного исследования.

Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к теме «Голография» в современной науке, с другой стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов, связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.

В современном, быстро развивающемся мире все чаще человеку нужно отобразить объект в трех измерениях для более легкого понимания информации, объем которой постоянно растет. Будь то авиадиспетчер, врач или антрополог — всем поможет голография. Трехмерное изображение воздушного пространства в реальном времени упростит задачу авиадиспетчеру, поможет врачу без операций и облучения пациента осмотреть внутренности и поставить диагноз, упростит антропологу восстановление внешности по черепу. Тем не менее в наши дни мало кто представляет, что такое голография и где она может найти применение.

Голография — одно из наиболее перспективных направлений визуализации трехмерных объектов. Методы голографии (запись голограммы в

трехмерных средах, цветное и панорамное голографирование и т.д.) находят все большее развитие. Она может применяться в ЭВМ с голографической памятью, голографическом электронном микроскопе, голографическом кино и телевидении, голографической интерферометрии и т.д.

Термин «голография» был предложен английским ученым Д. Габором, который в 1947 г. получил первую голограмму. Сейчас этот термин у всех на слуху, а метод голографии находит широкое применение в разных областях науки, и, вполне возможно, что вскоре он войдет в повседневную жизнь.

Тем не менее, в наши дни мало кто (исключая, конечно, специалистов) представляет, что такое голография и где она может (или не может) найти применение. Массовая печать и научно-фантастическая литература часто преподносят голографию в довольно искаженном, неверном свете.

Нередко они создают неправильное представление об этом методе. Увиденная впервые голограмма завораживает, но физическое объяснение того, как она работает, производит не меньшее впечатление. Только после этого начинаешь понимать, как потенциальные возможности, так и пределы применимости голографии – не только сегодня, но и в будущем.

Поэтому, я поставил перед собой задачу: разобраться в том, что такое голография, каковы физические основы этого метода, чем голограмма отличается от фотографии. Особенное внимание хотелось бы уделить вопросам применения и развития голографии, ведь голографические технологии – это технологии будущего.

Физические принципы голографии

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 интерференции. Для того чтобы эта интерференционная картина была устойчивой в течение времени, необходимого для записи голограммы, эти две световых волны должны быть когерентными.

Однако, процесс записи голограммы достаточно сложен и трудоемок. Если фотопластинка или объект во время экспозиции немного двигались (хотя бы на величину полуволны) или на линзах были пылинки или царапины, картина интерференции будет смазана, а это значит, что голограммы мы просто не получим.

Для экспозиций порядка минуты мы должны обеспечить высокую стабильность схемы. Это первейшее условие получения голограмм с помощью маломощных лазеров. Поэтому, первой задачей является конструкция «голографического стола».

Второй не менее важный момент: частота световой волны должна оставаться постоянной, иначе мы получим не стоячие, а бегущие волны интерференции. Картинку в этом случае зафиксировать так же не удастся. Поэтому для записи голограмм нужны лазеры – источники когерентного излучения.

Каждая точка фотоэмульсии будет фиксировать сложнейшую паутину интерференционной картины. Если осветить проявленную эмульсию светом того же источника, голограмма восстановит причудливую форму светового фронта, который при записи голограммы отражался от реального объекта.

Голограммы, записанные по этой схеме можно восстанавливать источником белого света.

Голография основывается на двух физических явлениях — дифракции и интерференции световых волн. 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).

Для того чтобы эта интерференционная картина была устойчивой в течение времени, необходимого для наблюдения, и ее можно было записать, эти две световых волны должны быть согласованы в пространстве и во времени. Такие согласованные волны называются когерентными. Если волны встречаются в фазе, то они складываются друг с другом и дают результирующую волну с амплитудой, равной сумме их амплитуд.

Если же они встречаются в противофазе, то будут гасить одна другую. Между двумя этими крайними положениями наблюдаются различные ситуации сложения волн. Результирующая сложения двух когерентных волн будет всегда стоячей волной. То есть интерференционная картина будет устойчива во времени. Это явление лежит в основе получения и восстановления голограмм.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: