La holografia - ... El concepte, principi, l'aplicació

imatge hologràfica d'avui en dia s'utilitza cada vegada més. Alguns fins i tot creuen que pot substituir els mitjans coneguts de la comunicació a través del temps. Ens agradi o no, però ara és àmpliament utilitzat en diverses indústries. Per exemple, tots nosaltres estem familiaritzats adhesius hologràfiques. Una gran quantitat de fabricants d'utilitzar-los com un mitjà de protecció contra la falsificació. La foto de sota mostra algunes enganxines hologràfiques. La seva aplicació - d'una manera molt eficaç de protegir els béns i documents contra la falsificació.

La història de l'estudi de l'holografia

Imatge tridimensional obtinguda com a resultat de la refracció, va començar a estudiar fa relativament poc temps. No obstant això, podem parlar de l'existència de la història del seu estudi. Dennis Gabor, el científic britànic, identificat per primera vegada el 1948, és l'holografia. Aquest descobriment va ser molt important, però el seu major valor en el moment encara no era evident. Treballat en la dècada de 1950, els investigadors han patit la manca d'una font de llum que té una coherència - una característica molt important per al desenvolupament de l'holografia. El primer làser va ser fabricat el 1960. Amb aquest dispositiu és possible rebre la llum que té la suficient coherència. Juris Upatnieks i immet Leith, científics nord-americans han utilitzat per crear el primer holograma. Amb la seva ajuda s'obtenen imatges tridimensionals d'objectes.

En els anys següents, l'estudi va continuar. Centenars de treballs de recerca que van examinar el concepte de l'holografia, ja s'han publicat, i publicat molts llibres sobre aquest mètode. No obstant això, aquestes obres estan dirigides a professionals i no el lector general. En aquest article anem a parlar de tot un llenguatge accessible.

Quina és l'holografia

Vostè pot oferir la següent definició: l'holografia - obtingut per la foto volumètrica làser. No obstant això, aquesta definició no és del tot satisfactòria, ja que hi ha molts altres tipus d'imatges tridimensionals. No obstant això, reflecteix el més significatiu: l'holografia - un mètode tècnic que permet "gravar" l'aparença d'un objecte; que pot ajudar a obtenir una imatge tridimensional que s'assembla a la cosa real; l'ús del làser ha estat crucial per al seu desenvolupament.

Holografia i la seva aplicació

estudi de l'holografia ajuda a aclarir molts dels problemes associats amb la fotografia convencional. Com un art imatge tridimensional pot fins i tot desafiar a aquest últim, ja que li permet reflectir el món més precisa i correcta.

Els científics de vegades emeten era en la història de la humanitat per mitjà de la comunicació, que es coneix en alguns segles. Es pot dir, per exemple, d'existir en els antics jeroglífics d'Egipte, de la invenció en 1450 de la impremta. En relació amb l'observada avui en dia els avenços tecnològics, els nous mitjans de comunicació, com la televisió i el telèfon, que ocupa una posició dominant. Tot i que el principi hologràfic és encara en la seva infància quan es tracta del seu ús en els mitjans de comunicació, hi ha raons per creure que el dispositiu basat en que serà capaç de substituir els mitjans coneguts de la comunicació en el futur, o almenys ampliar l'abast de la seva aplicació.

la literatura de ciència ficció i la premsa popular retraten sovint l'holografia a la llum equivocada i distorsionada. Sovint creen una idea equivocada sobre aquest mètode. Imatge tridimensional, vist per primera vegada, fascinant. Però no és menys impressionant és l'explicació física del principi dels seus dispositius.

El patró d'interferència

La capacitat de veure els objectes basant-se en el fet que les ones de llum es refracten o reflectida d'ells, entrar en els ulls. La llum reflectida d'un objecte que es caracteritza per la forma d'ona de front d'ona corresponent a la forma de l'objecte. Quadre de franges clares i fosques (o línies) crear dos grups d'ones de llum coherent que interfereixen. Això forma una holografia volum. Les tires de dades en cada cas comprenen una combinació que depèn només de la forma dels fronts d'ona ones que interactuen entre si. una imatge d'aquest tipus s'anomena interferència. Es pot fixar, per exemple, en una placa fotogràfica, si ho poses en un lloc on hi ha una interferència d'ones.

La varietat d'hologrames

Mètode li permet gravar (registre) reflectida des del front de l'ona objecte, i després de restaurar-perquè l'espectador senti que ell veu la cosa real, i és l'holografia. Aquest efecte, que es deu al fet que la imatge tridimensional s'obté en la mateixa mesura com la cosa real.

Hi ha molts tipus diferents d'hologrames, en què és fàcil confondre. Per tal de determinar això o aquest tipus, s'ha de consumir quatre o fins i tot cinc adjectius. De tots els seus conjunts, considerem només les classes bàsiques que utilitza l'holografia moderna. Primer, però, ha de parlar una mica sobre aquest fenomen de la difracció d'ones. Que ens permet dissenyar (o més aviat reconstruir) el front d'ona.

difracció

Si un objecte es troba en el camí de la llum, que projecta una ombra. la llum es corba al voltant de l'objecte, procedents en part, a la regió d'ombra. Aquest efecte s'anomena difracció. És a causa de la naturalesa ondulatòria de la llum, sinó per explicar que és bastant difícil en sentit estricte.

Només en un angle molt petit de la llum penetra a la zona d'ombra, així que gairebé no ho notem. No obstant això, si hi ha una pluralitat de petits obstacles, la distància entre els quals constitueixen només unes poques longituds d'ona de llum en el camí, aquest efecte es fa molt notable.

Si la caiguda del front d'ona cau en un gran obstacle, "cau" la part pertinent de la mateixa, que no afecta la resta de l'àrea del front d'ona. Si hi ha una gran quantitat de petits obstacles en el seu camí, es modifica mitjançant difracció de manera que la difusió de la barrera de llum tindrà un front d'ona qualitativament diferent.

La transformació és tan fort que ni tan sols la llum comença a estendre en l'altra direcció. Resulta que la difracció ens permet convertir el front d'ona original en una molt diferent d'ella. Per tant, la difracció - el mecanisme pel qual obtenim el nou front d'ona. El dispositiu descrit anteriorment mitjançant la formació que, referit com una reixeta de difracció. Li direm més al respecte.

reixeta de difracció

Aquesta és una petita placa amb un dipositats a sobre traços rectes paral·leles primes (línies). Ells estan separats per centèsimes o fins i tot una mil·lèsima de mil·límetre. Què passa si el raig làser en el seu camí es troba amb la reixa que consisteix en una sèrie de bandes difuses fosques i brillants? En part es passarà directament a través de les barres, i alguns - ris. Així format dos nous fas que surten de la graella en un angle determinat a la biga original i es troben a banda i banda de la mateixa. Si un té un raig làser, per exemple, un front d'ona pla, els dos formada pels costats de la nova biga també tenen una fronts d'ona planars. Per tant, mitjançant el pas a través d'un feix de làser reixeta de difracció, vam formar dos nous fronts d'ona (plana). Pel que sembla, la reixeta de difracció pot ser considerat com l'exemple més simple d'un holograma.

holograma Registre

La familiaritat amb els principis bàsics de l'holografia ha de començar amb un estudi dels dos fronts d'ona plana. Interactuar, formen un patró d'interferència, que es registra en una col·locat en el mateix lloc on hi havia una pantalla, placa fotogràfica. Aquesta etapa del procés (la primera) a l'holografia es diu un registre (o gravació) de l'holograma.

restaurar la imatge

Suposem que una de les ones planes - A, i el segon - V. Referència a dir ona, i B - el tema, que es reflecteix des de l'objecte la imatge es fixa. Es pot de cap manera es diferencia de l'ona de referència. No obstant això, en crear l'holograma es forma tridimensional objecte real considerablement més complex de front d'ona de la llum reflectida des de l'objecte.

El patró d'interferència, sempre en una pel·lícula fotogràfica (és a dir, una imatge de la reixeta), - aquest és l'holograma. Es pot col·locar en la trajectòria del feix de referència primària (raig làser que té un front d'ona pla). En aquest cas, els dos costats es formen 2 nou front d'ona. El primer d'ells és una còpia exacta del front d'ona objecte que es propaga en la mateixa direcció que l'onada W. El pas anterior es diu la imatge reconstruïda.

El procés hologràfic

El patró d'interferència, que es crea per dos plans ones coherents és després de l'enregistrament a la placa fotogràfica és un dispositiu que permet recuperar l'altra il·luminació d'ona plana en el cas d'una d'aquestes ones. El procés hologràfic, per tant té les següents etapes: registre i posterior "emmagatzematge" del front d'ona de l'objectiu en forma d'un holograma (patró d'interferència) i la seva reconstitució en qualsevol moment després del pas a través de l'holograma d'ona de referència.

Assumpte de front d'ona en realitat pot ser qualsevol. Per exemple, pot ser reflectida des d'un objecte real, mentre que si es tracta d'una ona de referència coherent. Format per qualsevol dels dos fronts d'ona que tenen coherència, el patró d'interferència - això és un dispositiu que permet convertir a causa de la difracció d'un d'aquests fronts en l'altre. Aquí és on la clau oculta al fenomen de l'holografia. Dennis Gabor descobert per primera vegada aquesta propietat.

La imatge d'observació generada per l'holograma

En el nostre temps, que va començar a utilitzar-se un dispositiu especial per a la lectura d'hologrames - projector hologràfic. Li permet convertir una imatge de dues a tres dimensions. No obstant això, per veure un holograma simple, no es requereix projector hologràfic. Breument descrigui com fer front a aquest tipus d'imatges.

Per observar es forma la imatge de l'holograma elemental, cal col·locar-la a una distància d'1 metre des de l'ull. A través de la xarxa de difracció ha de mirar en la direcció en què les ones planes (restaurats) que surt d'ella. Com funciona exactament ones planes entren a l'ull de l'observador, una imatge hologràfica també és plana. Ens sembla com si "paret en blanc" que il·lumina uniformement la llum que té el mateix color que el corresponent làser. Atès que els senyals específiques d'aquest "mur" que es priva, és impossible determinar fins a quin punt és. Sembla com si ens fixem en el situat a l'infinit sobre les parets, però es pot veure només una part d'ella, que és possible veure a través d'una petita "finestra" que és un holograma. Per tant, un holograma - està uniformement superfície en la que no podem veure res digne d'atenció il·luminat.

La reixeta de difracció (holograma) ens permet observar alguns efectes simples. Poden demostrar l'ús d'hologrames i un altre tipus. Passant a través de la reixeta de difracció, el feix de llum es divideix, formant dos nous feix. L'ús de feixos de làser pot il·luminar qualsevol reixeta de difracció. La radiació ha de ser d'un color diferent de la utilitzada en la seva gravació. L'angle de flexió de la biga de color depèn de quin color té. Si està en vermell (la longitud d'ona llarga), un feix tal es dobla en un angle més gran que el feix blau, que té la longitud d'ona més petita.

A través de la reixeta pot ometre una barreja de tots els colors, és a dir, blanc. En aquest cas, cada component de color de l'holograma doblega sota el seu propi angle. En l'espectre de sortida es forma similar al prisma creat.

La col·locació de les línies de reixeta

Traços de la reixeta s'han de fer molt a prop un de l'altre que era flexió notable dels raigs de llum. Per exemple, per a la curvatura del feix de llum vermella per 20 ° cal que la distància entre les ranures no excedeixi de 0.002 mm. Si es col·loquen més de prop, un raig de llum comença a inclinar encara més. Per tal de "escriure" és necessària una placa de gelosia donada, que pot gravar parts tan prima. A més, és necessari a la placa en el procés d'exposició i es va mantenir completament immòbil durant el registre.

La imatge es pot untar tant, fins i tot en el més mínim moviment, tant és així que seria totalment indistingibles. En aquest cas, no veiem patró d'interferència, simplement una placa de vidre en tota la seva superfície de manera uniforme negre o gris. Per descomptat, en aquest cas, no es pot reproduir els efectes de difracció generats per una reixa de difracció.

Transmissiu i l'holograma de reflexió

Hem examinat la reixeta de difracció que es coneix com una transmissió, ja que actua en la llum que passa a través d'ell. Si la causa de la línia de gelosia no està a la placa transparent, i en la superfície del mirall, s'obté una reixeta de difracció reflectivitat. Reflecteix la llum en diferents angles de diferents colors. En conseqüència, hi ha dues grans classes d'hologrames - reflexió i de transmissió. En primer lloc, s'observa amb llum reflectida, i el segon - de passada.