Holografija je ... Koncept, načelo djelovanja, primjena

Sada se sve više koristi holografska slika. Neki čak vjeruju da ona na kraju može zamijeniti poznata sredstva komunikacije. Tako ili ne, ali već sada se aktivno koristi u najrazličitijim granama. Na primjer, svi znamo holografske naljepnice. Mnogi proizvođači ih koriste kao sredstvo zaštite od krivotvorenja. Fotografija u nastavku prikazuje neke holografske naljepnice. Njihova upotreba je vrlo učinkovit način zaštite robe ili dokumenata od krivotvorenja.

Povijest proučavanja holografije

Trodimenzionalna slika dobivena kao rezultat refrakcije zraka počela se proučavati relativno nedavno. Međutim, već možemo govoriti o postojanju povijesti njegove studije. Dennis Gabor, engleski znanstvenik, prvi je put 1948. utvrdio što je holografija. Ovo otkriće bilo je vrlo važno, ali njegovo veliko značenje u to vrijeme još nije bilo očito. Istraživači koji su radili 1950-ih godina patili su od nedostatka svjetlosnog izvora s koherentnošću, vrlo važnim svojstvom za razvoj holografije. Prvi laser proizveden je 1960. godine. S ovim uređajem moguće je dobiti svjetlo koje ima dovoljnu koherentnost. Juris Upatnieks i Immet Leith, američki znanstvenici, koristili su ga za stvaranje prvih holograma. Uz pomoć su dobivene trodimenzionalne slike objekata.

U sljedećim godinama istraživanja su nastavljena. Od tada su objavljene stotine znanstvenih članaka u kojima se istražuje pojam holografije, a objavljene su i mnoge knjige posvećene ovoj metodi. Međutim, ta djela upućena su stručnjacima, a ne generalnom čitatelju. U ovom ćemo članku pokušati razgovarati o svemu dostupnom na jeziku.

Što je holografija?

Možemo predložiti sljedeću definiciju: holografija je volumetrijska fotografija dobivena pomoću lasera. Međutim, ova definicija nije posve zadovoljavajuća, budući da postoje mnoge druge vrste trodimenzionalne fotografije. Međutim, to odražava najznačajniji: holografije - tehnički način koji omogućava da se „rekord” pojavom it obekta- koristiti za dobivanje trodimenzionalne slike koje izgleda kao pravi predmet- upotreba lasera je presudno za njegov razvoj.

Holografija i njegova primjena

Proučavanje holografije omogućuje razjasniti mnoga pitanja povezana s običnom fotografijom. Kao vizualna umjetnost, 3D slika može čak izazvati potonje jer vam to omogućuje preciznije i pravilnije odražavanje okolnog svijeta.

Znanstvenici ponekad razlikuju epoha u povijesti čovječanstva pomoću komunikacije, koji su bili poznati u tim ili drugim stoljećima. Možete reći, na primjer, o hijeroglifima koji postoje u starom Egiptu, o izumu 1450. godine tiskarski strojevi. U vezi s tehničkim napretkom uočenim u našem vremenu, nova sredstva komunikacije, poput televizije i telefona, preuzela su dominantnu poziciju. Iako je holografski princip je još uvijek u povojima kada je riječ o njegovoj uporabi u medijima, ne postoji razlog da se vjeruje da je uređaj temeljen na njemu će se moći zamijeniti poznate sredstvo komunikacije u budućnosti, ili barem proširiti opseg njihove primjene.

Sci-fi književnost i masovni tisak često prikazuju holografiju na pogrešnoj, iskrivljenoj svjetlosti. Često stvaraju zabludu o ovoj metodi. Volumetrijska slika prvi put vidljiva, bewitches. Međutim, fizičko objašnjenje načela njezine strukture nije ništa manje impresivno.

Uzrok smetnji

Sposobnost da se vidi predmete temelji se na činjenici da svjetlosni valovi, koji su ih reflektirani ili reflektirani, padaju u naše oči. Svjetlosni valovi koji se odbijaju od objekta karakteriziraju oblik prednje vala koji odgovara obliku tog objekta. Slika tamnih i laganih vrpci (ili linija) stvara dvije skupine svjetlosnih koherentnih valova koji ometaju. Ovo je način oblikovanja holografije volumena. U tom slučaju, ti pojasevi u svakom konkretnom slučaju predstavljaju kombinaciju koja ovisi samo o obliku valnih prednjih strana valova koji međusobno djeluju. Ova se slika naziva smetnjama. Može se postaviti, na primjer, na fotografskoj ploči, ako ga postavite na mjesto gdje je a smetnje valova.

Raznolikost holograma

Na način koji vam omogućuje snimanje (snimanje) valne duljine koja se odbija od objekta, a zatim ga vratiti tako da promatrač misli da vidi pravi objekt i da je holografija. To je učinak koji se objašnjava činjenicom da je rezultirajuća slika trodimenzionalna u istoj mjeri kao pravi objekt.

Postoji mnogo različitih vrsta hologrami u kojima se lako zbuniti. Da biste jedinstveno identificirali određenu vrstu, morate koristiti četiri ili čak pet pridjeva. Od svih njihovih, samo ćemo razmotriti glavne klase koje moderna holografija koristi. Međutim, prvo moramo reći nešto o fenomenu takvog vala kao i difrakciji. Omogućuje nam konstruiranje (ili rekonstruirati) prednji val.

difrakcija

Ako je objekt na putu svjetlosti, baca sjenu. Svjetlost ide oko ovog objekta, djelujući djelomično u sjenu. Ovaj efekt se naziva difrakcija. Objašnjena je valnom prirodom svjetlosti, ali je strogo teško objasniti ga strogo.

Samo u vrlo malom kutu svjetlost prodire u sjenu, tako da ga gotovo ne vidimo. Međutim, ako na svom putu postoje mnoge male prepreke, čija udaljenost čine samo nekoliko valnih duljina svjetlosnog vala, taj efekt postaje vrlo primjetan.

Ako prednji val pada na veliku prepreku, ispusti odgovarajući dio koji praktički ne utječe na preostalu regiju dane fronte vala. Ako se nalaze mnoštvo malih prepreka, ona se mijenja kao rezultat difrakcije, tako da svjetlost koja se širi iznad prepreke imat će kvalitativno drugačiji prednji val.

Transformacija je toliko jaka da se svjetlost počinje širiti u drugom smjeru. Ispada da difrakcija omogućuje da pretvorimo izvorni val prednji u potpuno drugačiji od nje. Dakle, difrakcija je mehanizam kojim se dobiva novi val front. Poziva se uređaj koji ga oblikuje na gore opisani način difrakcijska rešetka. Razgovarajmo o tome detaljnije.

Difrakcijska rešetka

To je mala ploča s tankim ravnim paralelnim paralelnim linijama (crtama) na njemu. Razmaknute su sto ili čak tisućiti milimetar. Što se događa ako laserska zraka na svom putu zadovoljava rešetku koja se sastoji od nekoliko mutnih tamnih i svijetlih vrpci? Njegov dio će ići ravno kroz rešetku, i dio - savijati. Tako se formiraju dvije nove grede, koje ostavljaju rešetku pod određenim kutom prema izvornoj zraci i nalaze se na njegovoj strani. U slučaju da jedna laserska zraka ima, na primjer, ravni val prednje strane, dvije nove grede koje se oblikuju lateralno od njega također će imati ravne fronte valova. Tako, donošenjem laserske zrake kroz difrakcijsku rešetku, formiraju se dvije nove valne fronte (ravne). Očigledno, rešetka za difrakciju može se smatrati najjednostavnijim primjerom holograma.

Registracija holograma

Uvod u osnovne principe holografije trebao bi započeti s proučavanjem dvaju ravnih fronte valova. Surađuju, stvaraju uzorak smetnji, koji je snimljen na fotografskoj ploči smještenom na istom mjestu kao i na zaslonu. Ova faza procesa (prva) u holografiji naziva se snimanje (ili snimanje) holograma.

Obnavljanje slike

Pretpostavit ćemo da je jedan od ravnih valova A, a drugi je B. Val se naziva referentnim valom, a B je objektni val, to jest, odražava se od objekta čija je slika fiksirana. Ne može se razlikovati ništa od referentnog vala. Međutim, prilikom izrade holograma trodimenzionalnog stvarnog objekta formira se mnogo složenija prednja svjetlost reflektirana od objekta.

Uzorak smetnji predstavljen na fotografskom filmu (tj. Sliku difrakcijske rešetke) je hologram. Može se postaviti na put referentne primarne zrake (zraka laserskog svjetla s prednjom ravninom vala). U ovom slučaju, na obje strane formiraju se dva nova fronta vala. Prva od njih je točna kopija prednje strane vala koja se širi u istom smjeru kao i val B. Gore opisani stupanj naziva se rekonstrukcija slike.

Holografski proces

Uzrok smetnji stvoren od strane dva stana koherentni valovi, nakon što je snimanje na fotografskoj ploči uređaj koji dopušta rekonstrukciju drugog vala ravnine u slučaju osvjetljavanja jednog od tih valova. Holografska postupak, na taj način ima sljedeće korake: registracije i zatim „skladištenje” vala ispred cilja u obliku holograma (uzorak interferencije) i njegove rekonstitucije u bilo koje vrijeme nakon prolaska kroz referentne valne holograma.

Predmet prednjeg vala može biti bilo koji. Na primjer, može se odraziti od nekog stvarnog objekta, ako je koherentni referentni val. Formirana bilo koje dvije valne fronte imaju koherentnost, uzorak interferencije - to je uređaj koji vam omogućuje pretvoriti zbog difrakcije jednog od tih fronti u drugu. Tu je ključ za fenomen, poput holografije, skriven. Dennis Gabor prvi je otkrio ovu imovinu.

Promatranje slike oblikovane hologramom

U naše vrijeme koristi se poseban uređaj za čitanje holograma - holografski projektor. Omogućuje vam pretvaranje slike s dva na trodimenzionalna. Međutim, kako bi se vidjeli jednostavni hologrami, holografski projektor uopće nije potreban. Ukratko opišite kako pregledati takve slike.

Da biste promatrali sliku formiranu najjednostavnijim hologramom, potrebno ga je postaviti otprilike na udaljenosti od 1 metra od oka. Kroz difrakcijsku rešetku treba pogledati u smjeru u kojem se iz njega pojavljuju ravni valovi (rekonstruirani). Budući da su ravni valovi koji ulaze u oči promatrača, holografska slika je također ravna. Čini se pred nama poput "praznog zida", koji je ravnomjerno osvijetljen svjetlom iste boje kao i odgovarajući lasersko zračenje. Budući da ovaj "zid" nema specifičnih značajki, nemoguće je utvrditi koliko se to nalazi. Čini se kao da pogledate nalazi u nedogled preko zidova, ali možete vidjeti samo dio toga, što je moguće vidjeti kroz mali „prozor” koji je hologram. Prema tome, hologram je ravnomjerno osvijetljena površina na kojoj ne primjećuje ništa vrijedno pozornosti.

Difrakcijska rešetka (hologram) omogućuje nam da promatramo nekoliko jednostavnih učinaka. Također se mogu demonstrirati pomoću holograma različitih tipova. Prolazeći kroz difrakcijsku rešetku, svjetlosna zraka se dijeli, formiraju se dvije nove zrake. Uz pomoć laserskog zračenja, moguće je osvijetliti bilo koju difrakcijsku rešetku. U tom slučaju, zračenje treba biti različito od boje koja se koristi kad je snimljena. Kut savijanja zrake boja ovisi o tome koja boja ima. Ako je crvena (najdulji val), tada se takva zraka nagibaju pod većim kutom od plave zrake koja ima najkraću valnu duljinu.

Kroz difrakcijsku rešetku možete preskočiti mješavinu svih boja, tj. Bijele boje. U ovom slučaju, svaka komponenta u boji ovog holograma zakrivljena je pod vlastitim kutom. Na izlazu se formira spektar sličan onome stvorenom prizmom.

Postavljanje rešetkastih udara

Rešetke rešetka za difrakciju trebale bi biti vrlo blizu jedna drugoj tako da je vidljiva zakrivljenost zraka. Na primjer, za zatezanje crvene zrake za 20 ° potrebno je da udaljenost između udaraca ne prelazi 0,002 mm. Ako se usko postavljaju, zraka svjetlosti počinje se još više saviti. Da biste "snimili" ovu rešetku trebate fotografsku ploču koja je sposobna registrirati tako tanke detalje. Osim toga, potrebno je da ploča ostane savršeno mirna tijekom izlaganja, kao i tijekom registracije.

Slika se može značajno razmazati, čak i uz najmanji pomak, i toliko da će biti potpuno nerazlučiv. U tom slučaju nećemo vidjeti uzorak smetnji, već staklena ploča, ravnomjerno crna ili siva po cijeloj površini. Naravno, u ovom slučaju, difrakcijski efekti koje proizvodi difrakcijska rešetka neće se reproducirati.

Prijenosni i reflektirajući hologrami

Raspodjela rešetke koju smo razmotrili naziva se prijenosnom rešetkom, jer djeluje u svjetlu koja prolazi kroz nju. Ako mrežaste rešetke ne primjenjujemo na prozirnu ploču, već na površinu ogledala dobivamo reflektirajuću rešetku difrakcije. Odražava svjetlost različitih boja iz različitih kutova. Prema tome, postoje dvije velike skupine hologrami - reflektirajući i transmisivni. Prva su promatrana u reflektiranom svjetlu, a potonji u prenesenoj svjetlosti.