1 Голография Физические основы голографической записи изображений Голографирование в плоских волнах Толстослойные голограммы Свойства голограмм Применение. - презентация

1 1 Голография Физические основы голографической записи изображений Голографирование в плоских волнах Толстослойные голограммы Свойства голограмм Применение голограмм Лекция 5

2 2 Дифракция на пространственной решетке

3 3 Формулы Лауэ

4 4 РИ можно рассм.как результат отражения падающего пучка от системы параллельных кристаллографических плоскостей. Из всей совокупности отраженных лучей лишь те, которые приобретают разность хода, кратную длине волны РИ, т.е. соответствующую условию Вульфа-Брэггов усиливают друг друга.

5 5

6 6 Формула Вульфа-Брэггов

7 7 Из формулы видно, что дифракция будет наблюдаться лишь при Т. е. при нарушении условия дифракционн ые максимумы отсутствуют. Условие оптической однородности кристалла:

8 8 Голография - это интерференционный метод регистрации световых волн, дифрагировавших на объекте, освещенном когерентным светом. При этом дифрагированные волны должны проинтерферировать с согласованной с ними по фазе опорной волной. Голограмма содержит информацию и о фазе и об амплитуде дифрагированных на объекте волн.

9 9 Голография (от греч. hólos – весь, полный и grapho – пишу, черчу, рисую) полная запись, метод получения объёмного изображения объекта, основанный на интерференции и дифракции волн. Физические основы голографической записи I ~ E m Черно-белая фотография I, ω Цветная фотография I, ω, φ, поляризация Голография Габор Деннис. В построил общую теорию голографии и получил первые голограммы. Лауреат Нобелевской премии по физике 1971 г. «за изобретение и развитие голографического метода»

10 10

11 11 Схемы записи и реконструкции голограмм по методу Габора: а - схема записи, б - схема реконструкции.

12 12 Внеосевая схема Лейта и Упатниекса 1960 гг.

13 13

14 14 Получение голограммы

15 15

16 16 Восстановление изображения

17 17 Объёмность голографических изображений Фотографии мнимого голографического изображения шахматных фигур, полученные при разных направлениях наблюдения

18 18 Голограмма Денисюка как фильтр, выбирает из широкополосного солнечного спектра только тот спектральный интервал, где её дифракционная эффективность максимальна.

19 19 И.А. Ефремов «Звездные корабли» «Оба профессора невольно содрогнулись, когда удалили пыль с поверхности пластинки. Из глубокого совершенно прозрачного слоя, увеличенное неведомым оптическим ухищрением до своих естественных размеров, на них взглянуло странное лицо. Изображение было сделано трехмерным, а главное, невероятно живым, особенно это относилось к глазам».

20 20 Толстослойные голограммы Денисюка Cхема записи Cхема воспроизведения Cхема интерференции отраженных волн 1,2 – предметная и опорная волны, 3 – фоточувствительный слой, 4 - предмет

21 21

22 22 Толстослойные голограммы Денисюка г Система плоскостей почернения является встроенным фильтром Преимущество - голограммы видны в обычном свете, при восста- новлении голограмма действует как интерференционный фильтр. Голографический портрет Ю.Н. Денисюка

23 23

24 24 Голограммы по схеме Денисюка

25 25 Голографическая установка Ю.Н. Денисюка, 1959г., Москва, Политехнический музей видео

26 26 Свойства голограмм Каждый участок голограммы содержит информацию обо всём объекте и поэтому позволяет восстановить полное изображение объекта. Следствием этого является высокая надёжность хранения информации, записанной в виде голограммы. При уменьшении размера голограммы D ухудшается лишь разрешающая способность изображения. При просвечивании голограмм можно изменить длину опорной волны λ. В этом случае наблюдаются 2 изображения, но на другом расстоянии Н от голограммы: Н = Н λ 1 /λ 2. Н расстояние между объектом и голограммой при съёмке, λ 1 длина опорной волны при съёмке, а λ 2 при просмотре голограммы. Таким способом можно сделать видимыми изображения объектов, полученных с помощью радиоволн или инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

27 27 При просмотре голограмм можно менять форму волнового фронта опорной волны. Освещая голограмму расходящейся сферической волной, можно наблюдать увеличенное изображение предмета. На этом основано устройство голографического микроскопа. Заменив расходящуюся волну на плоскую можно уменьшить и приблизить изображение. Свойства голограмм Качество голографических изображений зависит от монохроматичности излучения лазеров, разрешающей способности фотоматериалов, условий съёмки. При использовании мощных импульсных лазеров (до сек) легко получать голограммы объектов, движущихся со скоростями порядка 1000 м/сек. Голографическое изображение летящей пули

28 28 Применение голографии Голографическая интерферометрия с цифровым восстановлением и обработкой данных Музейные выставки, художественная голография Создание объёмного цветного телевидения Голографические запоминающие устройства: создание новых систем памяти с большой плотностью записи: (до 100 Гбайт); планируют 1 Тбит/см3 Голографические метки идентификации:банкноты, паспорта,кредитные карты

29 29 Голографические проекционные системы для встраивания в ноутбуки, мобильные телефоны и прочие портативные цифровые устройства. Голографические системы кодирования информации,

30 30 Создание устройств для поиска заданной информации и опознавания образов (автоматическое чтение информации, классификация различных объектов, дешифровка сложных изображений, кодирование информации) Применение голографии

31 31 Применение голографии Создание специальных «голографических объективов», заменяющих линзовые объективы и свободных от аберраций, дифракционных решеток, светофильтров Создание акустических голограмм (в частности, для исследований внутренних органов животных и людей) Голографическое звуковидение Создание радужных голограмм (реклама, дизайн)

32 32 Импульсная голография – возможность фиксировать и анализировать быстро протекающие процессы: Применение голографии Импульсная голографическая установка «Green Star» изучение следов (треков) частиц изучение динамики распределения неоднородностей в туманах, жидкостях и других прозрачных средах интерферометрия - измерение малых (порядка долей мкм) деформаций объектов, обусловленных вибрацией, нагреванием, неразрушающий контроль изделий; исследование взрывов, ударных волн

33 33 Голограмма