Голография

Санкт-Петербургский  государственный университет сервиса  и экономики.

Старорусский  филиал. 
 
 

Реферат по физике на тему:

«Голография» 
 
 
 

Выполнила:

Студентка 2 курса

Специальность 100101

Проверила:

Преподаватель

Амосова О.В. 
 
 

Г.Старая Русса

2010г.

План

1.История голографии

2.Определение голографии

3.Требования,предъявляющиеся  к регистрирующим материалам  для голографии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.История  голографии.

Свою историю  голография ведет с 1948 года, когда  венгр или, как принято говорить на западе, английский ученый венгерского происхождения Дéнис Гáбор (и имя и фамилия произносятся с ударением на первом слоге), пытаясь повысить разрешающую способность электронных микроскопов, набрел на идею наложения когерентного фона на рассеянный объектом волновой фронт. Так и появилась голография, то есть способ записи и восстановления рассеянного объектом волнового фронта. Однако первые образцы того, что мы сейчас понимаем под голограммой, были получены значительно позже — в 1962 году.

Как часто бывает в науке, до появление в 60-х годах первых лазеров голографию всерьез не принимали. Габор тоже ставил перед собой задачу только повышения степени увеличения и качество изображений, даваемых электронным микроскопом. Он даже не предполагал, во что все это выльется. Зато потом голография начала развиваться с огромной скоростью и, со временем, превратилась в мощный научный инструмент, обладающий недоступными ранее возможностями. 

Взрывному интересу к голографии в немалой степени  способствовал тот факт, что американские физики Э.Лейт (E.Leith) и Ю.Упатниекс (J.Upatnieks) проявили себя не только умелыми экспериментаторами, но и незаурядными психологами, показав журналистам в качестве своей первой пропускающей голограммы голограмму металлического доллара, как бы висящего в воздухе. Прием сыграл на все 100%. Что такое голография журналисты тогда не знали, но что такое доллар — им было известно прекрасно. Восторженные, захлебывающиеся рассказы об увиденном "чуде", которое можно видеть, но нельзя потрогать, сыграли свою роль. Голографией заинтересовались не только ученые. Нашлись деньги на дальнейшие исследования. Процесс пошел и начал набирать обороты.

В это же самое  время в Ленинграде советский  физик Ю. Денисюк записал свою первую зонную пластинку (голограмму линзы). Этот, на первый взгляд незначительный, факт вывел голографию на совершенно новый уровень, поскольку примененный им способ съемки позволял использовать лазер только при записи голограммы, а восстанавливать их можно уже обычными источниками белого света. Именно по такой схеме сейчас и записываются все изобразительные голограммы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Определение  голографии.

Голография это способ записи всей оптической информации, пришедшей от объекта. В отличие от фотографий, а также стереограмм, записанная голограмма позволяет воспроизвести абсолютно точную копию волны, рассеянной объектом — эта волна при записи голограммы называется объектной или рабочей. При этом сохраняется не только информация об амплитуде каждой точки падающего на пластику волнового фронта (распределении освещенности по объекту), но и сведения о распределении фазы в нем (то есть о расстоянии от каждой точки объекта до плоскости регистрации). В результате сохраняется (и ее можно в любой момент воспроизвести!) абсолютно вся информация, которую мы получаем видя этот объект при его жизни. 

При записи голограммы на высокоразрешающей фотопластинке  в ее светочувствительном слое регистрируется микроинтерференционная картина, образованная наложением когерентных опорного и, рассеянного объектом, рабочего пучков. 

Фотопластинка с записанной микроинтерфереционной картиной  называется голограммой.

Для восстановления записанной информации голограмму освещают волной, полностью тождественной  опорной, то есть той, что использовалась при записи. 

Записанная на пластинке микроинтерференционная картина фактически представляет собой сложную дифракционную решетку, на которой и дифрагирует восстанавливающий пучок. 

Как и в случае обычной дифракции на решетке  падающий пучок делится на несколько  частей. При этом почти вся его  энергии перераспределяется между нулевым, +1 и -1 порядками дифракции. "Почти", потому что иногда наблюдаются и дифракционные максимумы 2-го и 3-го порядков, но с очень маленькой амплитудой. Перераспределение это неравномерное. Чем выше дифракционная эффективность голограммы, тем бóльшая часть энергии идет в направлении первого порядка дифракции, в котором и формируются орто- и псевдоскопическое изображения объекта. 

Ортоскопическое изображение в плюс 1-ом порядке дифракции формируется волной, которая абсолютно точно воспроизводит ту волну, что пришла на пластинку от объекта при регистрации голограммы. При восстановлении пропускающей голограммы именно эта волна создает мнимое изображениеобъекта  в том же самом месте, где он находился при съемке. Мнимое изображение нельзя никуда спроецировать без применения линз.

Псевдоскопическое изображение объекта располагается в минус 1-ом порядке дифракции и является действительным. В отличие от мнимого изображения действительное как бы вывернуто наизнанку, то есть дальние части объекта кажутся ближе к голограмме, а близкие — дальше. Полученное действительное изображение можно увидеть на любом экране, помещенном в область локализации псевдоскопического изображения. Причем, перемещая экран можно получить на нем изображение различных плоскостей объекта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. .Требования, предъявляющиеся к регистрирующим материалам для голографии

Для записи голограмм  используются светочувствительные  регистрирующие материалы. По традиции, идущей от фотографии, голограммы в  видимом диапазоне чаще всего  записываются на галогенидосеребрянных  эмульсиях. Однако используются и другие типы регистрирующих сред. Причем часто они гораздо лучше позволяют учесть особенности голографического способа записи информации. 

Давайте выясним, чем  таким особенным отличаются материалы  для записи голограмм. А для этого придется несколько освежить знания, полученные в школьном курсе физики.

Поскольку видимый  свет лежит в диапазоне 700-450 нм, несложно посчитать необходимую разрешающую  способность материалов для записи голограмм в этом диапазоне длин волн. Для грубой оценки можем считать, что период получаемой дифракционной решетки и длина волны должны различаться не более чем в 10 раз. Следовательно фотоэмульсия, годная для записи голограмм, должна иметь разрешающую способность порядка от 1000 до 10000 линий на 1 мм.

Этот вывод легко  получается из условия дифракционного максимума для решетки:

.

Здесь

Поскольку  , а в голографии  =1, то получаем в пределе, что   или

В этом случае на 1 мм должно укладываться как минимум

Или, применительно  к голографии, — интерференционных  полос.

Но это нижний предел, когда свет на решетке отклоняется  под прямым углом. Реальные же углы дифракции существенно меньше. А  если еще учесть другие длины волн видимого диапазона и, что при записи отражательной голограммы фактически записывается объемная дифракционная решетка, которую можно представить как совокупность нескольких плоских решеток, отстоящих друг от друга на  , то требуемое разрешение поднимается до нескольких тысяч линий на миллиметр (порядка 5000-10000 мм^-1).

Для сравнения —  разрешающая способность обычных  негативных и позитивных фотоплёнок не превышает 120-200 мм^-1.

Отсюда вытекает и  хорошо известная низкая светочувствительность  голографических фотоматериалов, которая, например, для галогенидосеребрянных эмульсий прямо пропорциональна размерам частичек серебра. Чем выше разрешающая способность фотоэмульсии, тем меньше должны быть размеры частиц серебра. В результате, понижается светочувствительность регистрирующего слоя.

Однако такое высокое  разрешение на практике нужно далеко не всегда. 

Большей частью вполне достаточно 5000  мм^-1 для отражательных голограмм (по схеме Ю.Денисюка), 2000-3000  мм^-1 для пропускающих голограмм (схема Э.Лейта и Ю.Упатниекса), 1000-1500  мм^-1 для голограмм сфокусированного изображения и 600-900  мм^-1 для радужных голограмм.

Получение таких фотослоёв  на основе серебра является очень  непростой задачей. Они достаточно дороги и требуют сложной химической обработки. Поэтому, где это возможно, используют бессеребряные регистрирующие среды. Это различные фото- и термопласты, а так же бихромированная желатина (БХЖ) и, появившиеся недавно, самопроявляющиеся слои бихромированной (или дихромированной) желатины (СПДЖ).