Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| E и магнитного B векторов све-
тового поля у поверхности каждого участка изображения, но не зависит от начальной фазы колебаний поля на этом участке. Так, например, два участка изображения будут одинаково освещены, если амплитуды векторов
одинаковы, но фазы их колебаний различны. Очевидно, что фотографическая регистрация распределения освещенности в плоскости изображения не позволяет учесть распределение фаз колебаний в этой плоскости. В самом деле, почернение фотографического негатива обусловливается лишь поглощенной им энергией, а последняя зависит от освещенности негатива и времени экспозиции. Прежде чем перейти к изложению принципов голографии, поясним некоторые термины, которыми мы будем пользоваться в дальнейшем. Световая волна называется монохроматической, если она содержит излучение строго определенной длины волны. Реальные источники света, конечно, не обладают таким свой- ством, но если интервал длин волн их излучения мал, то та- кую волну мы тоже будем называть монохроматической. Если разность фаз двух волн, приходящих в одну точку простран- ства, не изменяется с течением времени, то эти волны обладают
интерференционную картину. Гл. XV. Физические принципы оптической голографии 353
Световой пучок называется пространственно когерентным, когда разность фаз в двух точках плоскости, перпендикулярной к направлению его распространения, остается постоянной. Если объект наблюдения освещен немонохроматическим и пространственно некогерентным светом, то фазы волн, отраженных объектом, распределяются по плоскости изобра- жения хаотически (и в пространстве и во времени) и никакой дополнительной информации об объекте дать не могут. Иначе обстоит дело, когда объект наблюдения освещен мо- нохроматическим и пространственно когерентным световым пуч- ком. В этом случае распределение фаз световых волн, отра- женных от объекта, происходит по определенным законам и содержит информацию о нем, дополняющую ту, которую несут амплитуды волн. Например, фазы волн, отраженных далекими участками объ- екта наблюдения, будут запаздывать и иметь другое распреде- ление в плоскости изображения по сравнению с фазами волн, отраженных близкими к оптической системе его точками. Сле- довательно, различие в фазах волн, отраженных от трехмерного объекта, может давать информацию о протяженности объек- та вдоль направления наблюдения. Однако, как сказано выше, фотографический метод регистрации изображений не дает воз- можности использовать фазовую информацию. Для этого надо искать новые способы ее выявления. Задачу возможно более полного использования и записи ин- формации, переносимой полем световых волн, отраженных объ- ектом, решает недавно появившаяся отрасль оптики — гологра- фия. Это принятое повсеместно название нового направления оптики, означающее в русском переводе с греческого полную
рая была поставлена основоположником голографии английским ученым Д. Габором. Первым этапом голографической записи оптической инфор- мации является регистрация как амплитудных, так и фазовых характеристик волнового поля, отраженного объектом наблюде- ния. При некоторых специальных условиях, о которых подробно будет сказано ниже, эта регистрация осуществляется фотографи- чески, но без формирования оптического изображения объекта. Фотопластинка с такой специальной записью параметров поля называется голограммой. Следующий этап голографирования — извлечение из голо- граммы информации об объекте, которая на ней зарегистри- рована. Для этого голограмму просвечивают световым пучком 12 Г. С. Ландсберг
354 Гл. XV. Физические принципы оптической голографии (в некоторых случаях используют отражение света от голо- граммы). Голограмма является своеобразной двумерной (иногда трех- мерной) структурой, на которой дифрагирует падающий на нее свет. Световой пучок, дифрагировавший на голограмме, может сформировать на экране действительное оптическое изображение объекта без применения каких-либо оптических систем. Этот пучок способен также создать волновое поле, эквивалентное распространявшемуся ранее (т. е. по время съемки голограммы) от объекта наблюдения. Для использования такого волнового поля с целью получения информации об объекте наблюдения уже необходима оптическая система. Замечательное свойство голограммы, соответствующее смыс- лу ее названия — полная запись — состоит в большом объеме зарегистрированной на ней информации. Голограмма позволяет полностью восстанавливать уже в от- сутствие объекта то волновое поле, которое ранее (т. е. при ре- гистрации голограммы) создавал сам объект. С помощью такого поля можно получить не одно изображение объекта, а множе- ство его разнообразных изображений, как при непосредственном наблюдении самого объекта о разных точек зрения. В этом заключается наиболее существенное отличие голограммы от фо- тоснимка. Методом голографии можно восстановить эффект объемно- сти трехмерного предмета (наблюдать параллактическое сме- щение 1 ) при изменении положения наблюдателя), воспроизвести окраску поверхности объекта, не прибегая к обычным методам цветной фотографии, и т. д. Использование для получения оптической информации об объекте его волнового поля, восстановленного при просвечи- вании голограммы, позволило дать этому методу наблюдения еще одно название: формирование изображений восстановлением волнового поля.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|