Скачиваний:   4
Пользователь:   ivanstudent
Добавлен:   24.12.2014
Размер:   74.0 КБ
СКАЧАТЬ

3. ГОЛОГРАФИЯ

 

3.1.  Отражённый световой поток

Принципы, заложенные в основу дифракционных явлений, действуют не только в волновом поле за объектом - за щелью, отверстием, препятствием и т.д., но и при отражении от предметов. При падении светового потока от первичного источника каждая точка поверхности отражающего предмета становится источником вторичной волны со сферическим фронтом. Множество точек рельефной поверхности предмета находятся на разных расстояниях по отношению к источнику первичной световой волны. Фазы колебаний световых векторов первичной волны в окрестностях той или иной точки поверхности тела оказываются разными, поэтому разными становятся и фазы вторичных волн, отражённых отдельными точками поверхности тела.

Если падающий свет монохроматический и обладает достаточной длиной когерентности, то отражённый от предмета световой поток состоит также из когерентных лучей. Но этот поток, направленный на плоский экран или фотографическую (светочувствительную) пластинку, имеет там другой фазовый состав, т.е. волновые поверхности (и фронт волны, разумеется) не будут так же упорядоченными, как в падающем потоке.

Каждая отдельная точка поверхности освещаемого объекта обладает своей отражательной способностью, а значит, вторичные волны от разных точек  имеют разные по величине амплитуды световых векторов. Эти лучи, прошедшие сквозь фотообъектив (линзу), дают на фотопластинке (фотоплёнке) отображение распределения интенсивности отражения от поверхности предмета. Но фотоплёнка “не чувствует” разницу фаз отражённых вторичных волн. Изображение предмета на светочувствительной поверхности оказывается плоским - не имеющим третьего, глубинного, измерения.

 

3.2. Образование голограммы

Если на фотопластинку в отсутствие линзы-объектива направить не только отражённый от освещаемого предмета - сигнальный - поток (монохроматический, но разупорядоченный по амплитудам и по фазам отдельных волн), но и ещё один - с фиксированной амплитудой светового вектора и с фазой,  согласованной  с фазой первичной световой волны -, то выполняется условие образование некоторой интерференционной картины: на фотопластинку падают два когерентных по отношению друг к другу световых потока.  Но что представляет собой картина интерференции на экране, на фотопластинке?

Представим, что освещаемым объектом является точка. От неё во все стороны, в том числе - в сторону экрана -, исходит вторичная сферическая волна сигнального потока. Без опорного светового потока на экране будет наблюдаться светлое обширное пятно - более яркое у основания перпендикуляра на экран и постепенно темнеющее к  окраине. При совместном с опорным потоком - так называют дополнительный (вспомогательный) - “чистый” с точки зрения фазового состава волн поток - на экране образуется интерференционная картина (рис. 3.1) в виде

 

 

      GOLGRM

 

                                                       Рис. 3.1

 

кольцевой структуры  чередующихся светлых и тёмных полос, соответствующих максимумам и минимумам. Зафиксированная на светочувствительной поверхности пластинки-экрана система кольцевых интерференционных полос является голограммой точечного объекта. Радиусы чередующихся колец нарастают нелинейно с номером, подобно радиусам колец Ньютона (см. п.п. 1.6).

Если подсвечивающий первичный поток падает на два, три и т.д. точечных объекта, расположенных произвольно в пространстве, то от каждого объекта при общем опорном потоке образуется своя голограмма в виде двух, трёх и т.д. систем колечек чередующейся яркости. От множества точек, принадлежащих поверхности предмета, образуется весьма сложный интерференционный узор. На практике этот узор можно подробно рассмотреть только под микроскопом, поэтому светочувствительная поверхность прозрачной фотопластинки должна обладать высокой разрешающей способностью. Интерференционный узор, полученный вышеописанным способом, называется голограммой предмета.

Естественно, никакого внешнего сходства между голограммой предмета и его фотографией быть не может. Голограмма скорее всего напоминает наложение под всевозможными углами множества дифракционных решёток кольцевого типа. У каждой такой решётки - изменяющаяся по радиусу постоянная решётки, а щелями служат прозрачные, после закрепления, полоски на фоточувствительном слое фотопластинки.

          

3.3. Воспроизведение голограмм

На выходе дифракционной решётки при падении на неё монохроматической волны с плоскими волновыми поверхностями, помимо потока прежнего направления, возникают вторичные побочные плоские волны.   Потоки этих волн распространяются под углами, соответствующими максимумам дифракции (п.п. 2.5):

                                  GOLGRM

 

                   GOLGRM

                          

                                                     Рис. 3.2

 

Плоская волна монохроматического света, падая на решётку,   “разлагается” на побочные потоки. Но при этом отдельные лучи, например, первого (m=1) побочного потока (на рис. 3.2 - лучи, идущие вниз), исходя из “щелей” кольцевой решётки, расположенных на участках с разными постоянными решётки, расходятся в пространстве так, что их продолжения в сторону падающей плоской волны сходятся в одной точке!

Наблюдатель, смотря сквозь такую “решётку”, видит мнимое изображение точечного объекта в том же месте, где объект находился во время съёмки голограммы точки. Голограмма объёмного предмета - всего лишь множество независимых друг от друга кольцевых дифракционных решёток, каждая из которых при общем просмотре “показывает” свою точку рельефной поверхности предмета. В целом изображение предмета такое же “объёмное”, как и сам предмет при наблюдении невооружённым глазом.

 

 

3.4. Задача

Оценить радиусы четвёртого (m1=4) и сорокового (m2=40) светлого кольца на голограмме точечного объекта, расположенного (рис. 3.3) на расстоянии L=50 см от светочувствительного слоя фотопластинки (ФП). Подсветка  объекта  производится  лучом  лазера с длиной волны l = 628 нм. В центре голограммы - тёмное пятно.

Решение.    На ФП поступают два когерентных потока: опорный, волновые поверхности (ВП) которого параллельны поверхности ФП (на рис. 3.3 не изображены), а фаза - одинакова во всех точках светочувствительного слоя, и радиально расходящийся от точечного объекта сигнальный поток, ВП которого имеют сферическую форму.  Тёмное пятно в центре голограммы говорит о минимуме интерференции при расстоянии L. Первому максимуму (радиусу первого светлого кольца на голограмме точки) соответствует длина хода луча l1= L+l/2,  второму - l2= L+3(l/2),  m-ому -  lm=L+(2m-1)(l/2).

 

                         GOLGRM

 

                                                 Рис. 3.3

 

Согласно рисунка, для луча, участвующего в образовании m-го светлого кольца на голограмме, выполняется соотношение:

      GOLGRM,

откуда для rm имеем:

                      GOLGRM                                 (3.1)

Подстановка данных задачи даёт:

    для m=4      r4=1,48 мм,        для m= 40      r40=4,98 мм.

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика