Презентация "Голография"

Голография

Разработала преподаватель ГБОУ СПО «Волгоградский колледж ресторанного сервиса и торговли»

Волкова Т.В.

2014 год.

Цель: Дать понятие голографии, основных принципов получения голографических изображений на основе волновой физики Когда родилась идея?

• Идеи и принципы голографии сформулировал в 1948 г. венгерский физик Деннис Габор.
• Как это иногда бывает в науке, идея голографии родилась при разработке совсем другой проблемы — усовершенствования электронного микроскопа.

Что такое голография

• Сущность идеи состояла в фиксации полной информации о предмете, причем информации не только об амплитуде, но и о фазе световой волны.

Голография - одно из замечательных достижений современной науки и техники.

Уникальное свойство голографии

• Голограммы обладают уникальным свойством - восстанавливать полноценное объемное изображение реальных предметов.

Уникальное свойство голографии

• В отличие от фотографии, создающей плоское изображение, голографическое изображение может воспроизводить точную трехмерную копию оригинального объекта.
• Такое изображение со множеством ракурсов, изменяющихся с изменением точки наблюдения, обладает удивительной реалистичностью и зачастую неотличимо от реального объекта.

Уникальное свойство голографии

• Название происходит от греческих слов holos - полный и grapho - пишу, что означает полную запись изображения.

Наблюдение голографии

• Современные голограммы наблюдают при освещении обычными источниками света, и полноценная объемность в комбинации с высокой точностью передачи фактуры поверхностей обеспечивает полный эффект присутствия.

Принцип голографии

• Голографический метод записи информации использует важнейшее свойство лазерного излучения — его когерентность
• Световая волна при отражении от объекта изменяет не только амплитуду, но и фазу в соответствии со свойствами поверхности объекта в данной точке.

Принцип голографии Голография основывается на двух физических явлениях — дифракции и интерференции световых волн. Интерференционная картина (чередование тёмных и светлых полос или пятен), возникающая в результате взаимодействия сигнальной и опорной волн, содержит полную информацию об амплитуде и фазе сигнальной волны, то есть об объекте. Зафиксированная на светочувствительной поверхности интерференционная картина после проявления называется Голограммой. Принцип голографии

• Для того чтобы увидеть изображение предмета, голограмму необходимо просветить той же опорной волной, которая использовалась при её получении.
• В простейшем случае - интерференции двух плоских волн (двух параллельных пучков) - голограмма представляет собой обычную дифракционную решётку.

Если рассматривать голограмму в микроскоп, то в простейшем случае видна система чередующихся светлых и тёмных полос.

Голографический метод записи информации

• Голографический метод получения изображения предмета состоит из двух этапов.
• Сначала получают голограмму — интерференционную картину, возникающую на фотопластинке при сложении Двух когерентных пучков света.
• Один из них отражается от зеркала (опорный пучок),
• другой — от предмета (сигнальный, или предметный, пучок).
• Эти пучки света образуют на фотопластинке интерференционную картину.

Принцип голографии

• После обработки фотопластинки
• те участки голограммы, где фазы опорной и предметной волн совпадали, окажутся наиболее прозрачными
• Там, где волны находились в противофазе, участки голограммы окажутся темными.

Восстановление

• Процесс получения изображения с помощью голограммы называют восстановлением.
• Для восстановления голограммы на нее направляется опорный пучок когерентного света.
• Опорный пучок, падая на голограмму, возбуждает в прозрачных ее местах колебания вторичных источников.

Восстановление

• Амплитуды этих колебаний пропорциональны амплитудам сигнальных волн в этих точках, и фазы их совпадают.
• По принципу Гюйгенса — Френеля вторичные источники создают в окружающем пространстве такую же картину волновых полей, какая была в сигнальном пучке от предмета.

Восстановление

• Точное совпадение восстановленного волнового фронта с сигнальным (падавшим на фотопластинку во время изготовления голограммы) приводит к тому, что воспринимаемое зрением изображение по внешнему виду неотличимо от предмета.

Голография с записью в трехмерной среде

• В 1962 г. российский физик Юрий Николаевич Денисюк предложил интересный и перспективный метод голографии с записью в трехмерной среде.

Схемы записи голограмм

• Предмет освещается монохроматическим когерентным источником;
• Свет, рассеянный объектом, интерферируя с основным пучком, образует в пространстве вокруг предмета стоячие волны.

Схемы записи голограмм

• Если в области стоячих волн располагается слой прозрачной светочувствительной эмульсии, то после экспонирования и обработки этой эмульсии в местах образования пучностей стоячих волн, где фазы опорной и сигнальной волн совпадают, выделяется серебро.
• В эмульсии создаются серебряные слои — зеркала с поверхностью сложной конфигурации, в точности повторяющей конфигурацию расположения в пространстве пучностей стоячих волн.

Если на полученную голограмму направить свет от обычного не когерентного источника, то, отражаясь от зеркал голограммы, образовавшихся на месте поверхностей пучностей, свет изменит направление распространения.

• Если при получении голограммы предмет осветить тремя когерентными источниками видимого света с различными длинами волн, то восстановленное белым светом изображение будет таким же цветным, как и предмет.
• Черно-белая голограмма дает цветное изображение!

Голограмму называют иногда оптическим эквивалентом предмета

Свойства и особенности голограмм

• Часть обычной фотографии предмета, разумеется, содержит информацию только о части предмета.
• От любой небольшой части голограммы можно получить полное изображение предмета.
• Качество изображения, полученного от части голограммы, хуже изображения, полученного от всей голограммы.
• Голографические изображения уникальных предметов искусства дают возможность «увидеть» эти предметы одновременно многим людям во многих местах. Уже сделаны экспериментальные съемки объемных голографических фильмов.

Свойства и особенности голограмм

• Можно восстанавливать голограмму, просвечивая ее когерентным излучением, имеющим длину волны, которая больше длины волны излучения, с помощью которого была получена голограмма. В этом случае размер изображения будет больше размера предмета. На этом основано действие голографических микроскопов.
• Голографическая запись с использованием лазерного пучка позволяет фиксировать вибрации и деформации, возникающие в различных узлах и деталях работающих машин. Еще одно техническое применение голографии — количественные исследования воздушных потоков в аэродинамических трубах.

Цифровой голографический микроскоп