Главная > Физика > Введение в физику (А. И. Китайгородский)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 142а. Голография

Волна, рассеянная каким-либо объектом, несет богатую информацию о свойствах объекта. Исходя из принципа Гюйгенса, «можно строго доказать, что распределение амплитуд и фаз волны на фронте волны в любое мгновение процесса ее распространения исчерпывающим образом характеризует рассеивающие свойства объекта. Когда объект фотографируется, часть информации, которую несет волна, теряется. Почернение фотопластинки пропорционально квадрату амплитуды волны (т. е. интенсивности), пришедшей в данную точку фотопластинки, и. не зависит от фазы волны. Фотопластинка дает двумерное изображение трехмерной картины. Ясно, что существенная часть сведений об объекте теряется при фотографировании.

Вместо процесса фотографии в 1947 г. Д. Габором был предложен процесс голографии, который стал практически осуществимым после открытия лазера.

Голография — двухстадийный процесс. Сначала с объекта снимается голограмма, далее голограмма освещается и возникает трехмерное отображение объекта, в принципе неотличимое от него.

Голограммой называется интерференционная картина, получаемая на фотопластинке в результате интерференции первичного и рассеянного лучей.

Рис. 162а.

Рис. 1626»

Рис. 162в.

Заставить интерферировать рассеянный луч и первичный можно самыми разными способами. В простейшей схеме мы можем часть плоского фронта лазерной волны закрыть призмой, а другую часть — рассеивающим объектом (рис. 162а). Когерентность излучения лазера позволит получить на фотопластинке какую-то интерференционную картину, которая будет иметь вид, подобный показанному на рис. 1626. Если убрать рассеивающий объект, то интерференционная картина имела бы вид линий, параллельных ребру призмы, с расстоянием между линиями, которое легко выразить (ср. стр. 321) через угол призмы. Можно сказать, что рассеяние от объекта «модулировало» эту простую интерференционную картину.

Картина из чередующихся черных и светлых полос напоминает нам дифракционную решетку. Поэтому нетрудно согласиться тем, что при падении света на голограмму возникнут неотклоненный луч, а также спектры плюс и минус первого порядка. Можно показать, но мы не будем на этом останавливаться, что высокие порядки спектра будут отсутствовать и что один из спектров будет представлять собой расходящийся реконструированный волновой фронт световой волны, рассеянной объектом. Другая волна будет сходящейся и создаст реальное изображение объекта, которое

может наблюдаться с теми же возможностями, что и сам объект (рис. 162в).

В настоящее время интенсивно исследуются различные применения голографии. Ясно, например, что голограммы могут легко передаваться на любые расстояния и реконструкция изображения может производиться вдали от объекта. На одну и ту же пластинку разными длинами волн и разными наклонами первичного луча могут быть записаны изображения разных объектов. Голография является очень емким способом хранения информации.

Голографическая микроскопия свободна от огромного недостатка обычной микроскопии — необходимости фокусирования. Получив объемную голограмму, мы можем, не торопясь, рассматривать ее в микроскоп, изучать в деталях все срезы объекта, хотя полученный снимок относится к какому-то зафиксированному мгновению. Не приходится доказывать значимость такого метода исследования при наблюдении живых объектов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление