к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Голограмма

Голограмма (от греч. holos - весь, полный и gramma - черта, буква, написание) - запись волнового поля на чувствит. материале в виде интерференционной картины, образованной смешением этого волнового поля с опорной волной (см. Голография ).Г. отображает практически все характеристики волновых полей - амплитуду, фазу, спектральный состав, состояние поляризации, изменение волновых полей во времени, а также свойства волновых полей и сред, с к-рыми эти поля взаимодействуют.

Объёмная Г. представляет собой фрагмент V пространств. интерференц. картины - стоячей волны, заполняющей всё окружающее объект пространство. Поверхности пучностей этой волны изображены на рис. 1 в виде заполненных точками полос. В случае эл--магн. волн пространств. фотографич. модель такой стоячей волны, повторяющая в виде вариаций коэф. отражения или поглощения либо в виде вариации диэлектрич. проницаемости1119926-48.jpg распределение интенсивности этой волны, является оптич. эквивалентом объекта. В частности, если на Г. направить излучение точечного источника S со сплошным спектром, то она выберет из спектра именно ту монохроматич. составляющую, к-рая использовалась при съёмке, и преобразует её в волну, по форме и распределению амплитуды точно совпадающую с волной излучения, рассеянного объектом. Наблюдатель не может отличить её от волны излучения, рассеянного самим объектом; он увидит изображение объекта, неотличимое от оригинала [1].

1119926-46.jpg 1119926-47.jpg

Рис. 1.Формирование объемной (V) и двумерной (F) голограмм.


Свойство "делимости". Двумерная голограмма. Точное преобразование волны излучения восстанавливающего источника в волну, рассеянную объектом, осуществляется, если на Г. записана вся трёхмерная стоячая волна. Однако не только вся картина, но и каждый её фрагмент обладает свойством воспроизводить записанное излучение. При этом чем больше размер фрагмента, тем выше точность воспроизведения. Ограничение Г. по площади приводит к уменьшению разрешения мелких деталей, а ограничение по глубине снижает точность цветового воспроизведения.

Способность Г. воспроизводить записанные на ней волновые поля сохраняется и тогда, когда Г. становится двумерной, т. е. записывается в тонком слое светочувствит. среды F (рис. 1). Однако плоская запись неоднозначно воспроизводит распределение фаз волнового поля, о чём свидетельствует появление т. н. сопряжённого изображения О', а также не обладает спектральной селективностью, в результате чего её можно восстанавливать только монохроматич. излучением.

Изображение всего объекта несёт и каждый из фрагментов плоского сечения картины стоячих волн, т. е. через каждый её кусок 1119926-49.jpg всё равно будет видно целое изображение объекта, т. к. каждая точка объекта рассеивает излучение во всех направлениях. В результате при записи на каждый участок 1119926-50.jpg попадает излучение от всех точек объекта. Напр., лучи l1, l2, l3... записывают на участке1119926-51.jpgизображения точек объекта P1, Р2, P3... При реконструкции эти лучи восстанавливаются. Голограмма движущегося объекта. На Г. можно записать волновые поля излучения, рассеянного движущимися объектами (в т. ч. и движущимися нестационарно [3]). Отображающими свойствами обладают не только стоячие, но и бегущие волны интенсивности, возникающие при интерференции волновых полей, различных частот. Такие волны интенсивности возникают, напр., при регистрации Г. движущегося объекта О, к-рый рассеивает излучение неподвижного когерентного источника 5 (рис. 2). Рассеянное излучение, сдвинутое по частоте вследствие эффекта Доплера относительно падающего, складывается с ним, образуя систему бегущих волн интенсивности. Вся эта система перемещается в направлении движения объекта. Если окружающее объект пространство (объём V)заполнено нелинейной средой, у к-рой е пропорциональна интенсивности света (см. Нелинейная оптика ),то в результате нелинейного взаимодействия поля со средой в объёме V возникает система бегущих зеркальных поверхностей с френелевским коэф. отражения. Форма зеркальных поверхностей повторяет форму поверхности изофазных слоев волны интенсивности. Такая движущаяся система полностью имеет осн. свойства Г.: волна источника S, отражаясь от системы перемещающихся зеркал, преобразуется в объектную волну, т. е. лучевой вектор ls преобразуется в лучевой вектор l0. Расстояние между зеркалами обеспечивает такое сложение отражённых волн, что усиливается излучение только той длины волны, к-рая экспонировала Г. Таким образом Г. воспроизводит спектр. состав записывающего излучения. При этом, в отличие от обычной Г., в данном случае благодаря движению зеркал воспроизводится не только распределение фаз и амплитуд объектной волны, но сдвиг частоты объектной волны, обусловленный перемещением объекта.

1119926-52.jpg

Рис. 2. Голограмма движущегося объекта; d1, d2, d3 - слои максимальной интенсивности, 1119926-53.jpg - минимальной.


Поляризационная голограмма. Г. способна регистрировать и воспроизводить состояние поляризации объектной волны [2]. При записи поляризац. Г. поляризация объектной и опорной волн может быть различной, в предельном случае взаимно ортогональной. Картина интерференции в этом случае характеризуется не изменением интенсивности поля, а модуляцией состояния поляризации: слои с линейной поляризацией соседствуют со слоями, в к-рых поляризация циркулярна, а те, в свою очередь, со слоями, где она снова линейна, но теперь уже в ортогональном направлении (рис. 2, справа). Глаз не различает эти состояния, и наблюдателю кажется, что поле интерференции освещено равномерно. Однако если такую картину зарегистрировать на материале, к-рый реагирует на состояние поляризации падающего излучения анизотропией коэф. поглощения (эффект Вейгерта), то образуется Г., на к-рой одновременно записаны две сдвинутые на 1119926-54.jpg периода интерференционной картины периодич. структуры, соответствующие взаимно ортогональным линейным состояниям поляризации. Это как бы две Г., записанные на одной пластинке. Соответственно при реконструкции восстановятся две объектные волны, к-рые сдвинуты по фазе на 1119926-55.jpg периода и поляризованы под прямым углом друг к другу и под углом 45° по отношению к опорной волне. Анализ показывает, что при сложении таких сдвинутых по фазе компонент плоскость поляризации поворачивается на 90° относительно восстанавливающей волны, и т. о. точно восстанавливается состояние поляризации объектной волны.

Эхо-голограмма. Для того чтобы зарегистрировать на Г. нестационарные поля и процессы, необходимо использовать резонансную среду, у к-рой длина волны 1119926-56.jpg линии поглощения (с нижнего основного состояния) совпадает с 1119926-57.jpg излучения, экспонирующего Г. [3]. Такие Г., объединяющие свойства голографии и фотонного эха, наз. эхо-Г. Метод их записи сводится к следующему: в исходный момент t=0 на резонансную среду направляется импульс объектной волны I0, к-рый переводит часть атомов среды из основного состояния с энергией 1119926-58.jpg в верхнее возбуждённое состояние 1119926-59.jpg (рис. 3). В состоянии 1119926-60.jpg фаза колебаний атомов в течение нек-рого времени, наз. временем поперечной релаксации, остаётся такой же, что и фаза объектной волны при t=0. Опорная волна подаётся в виде импульса IR в момент времени 1119926-61.jpg. Этот импульс обращает на 180° фазы колебаний всех атомов среды, после чего колебания начинают развиваться в обратном направлении. В результате по прошествии времени1119926-62.jpg среда испустит импульс "эха" Iе. Волновой фронт этого импульса совпадает с фронтом объектной волны либо обращён (см. Обращение волнового фронта)в зависимости от того, в какой последовательности на среду воздействуют импульсы Iе и IR. B случае эхо-Г. пространств. память объединена с временной памятью, что позволяет воспроизводить процессы, связанные с изменением во времени и пространстве.

1119926-63.jpg

Другие свойства Г. Помимо способности воспроизводить записанные на ней волновые поля, Г. способна формировать обращённую волну, что связано с возможностью компенсации искажений изображения, вносимых оптически неоднородными средами. Восстановленное изображение мало чувствительно к характеру отклика светочувствит. среды, с чем связана возможность записи амплитудных, фазовых и отражательных Г. Двумерные Г. позволяют трансформировать масштаб и положение восстановленного изображения при изменении положения и длины волны 1119926-64.jpg источника, с помощью к-рого восстанавливается Г.

Голографическая память. Трёхмерные Г. имеют большую информац. ёмкость и ассоциативный характер памяти [5]. В основе этого лежит селективность трёхмерной записи, т. е. способность Г. взаимодействовать только с теми компонентами восстанавливающего излучения, к-рые присутствовали на этапе их записи. В частности, большая ёмкость записи достигается за счёт того, что на один и тот же участок фотоматериала V можно последовательно впечатать Г. разл. объектов (O1; O2...) при разных направлениях опорной волны (1119926-65.jpg ) и длинах волн записывающего излучения (1119926-66.jpg рис. 4). Каждая из записанных Г. может быть считана затем независимо, если её восстановить волной, совпадающей по 1119926-67.jpg и 1119926-68.jpg с опорной волной, использованной на этапе записи.

При таком способе записи информации элементами, в к-рых она хранится, являются трёхмерные гармоники 1119926-69.jpg изменения показателя преломления (поглощения), каждая из к-рых заполняет весь объём Г.

1119926-70.jpg

Кол-во таких независимых элементов равно числу пространственно-локализованных ячеек с размерами (1119926-71.jpg1119926-72.jpg), к-рое можно поместить в объёме V. Напр., при записи в видимом диапазоне (1119926-73.jpg=5 мкм) в 1 см3 помещается 1013 независимых гармоник (см. Запоминающие голографические устройства)[4].

Безопорная запись. При регистрации объекта O1 на объёмной Г. V излучение каждой из точек объекта можно рассматривать как опорное по отношению ко всем остальным его точкам. Если полученную таким способом Г. восстановить излучением части точек зарегистрированного на ней объекта (напр., излучением острия стрелки O1), то это излучение восстановит изображение всех точек объекта, по отношению к к-рым оно являлось опорным, т. е. изображение объекта в целом. К--л. ложных и дополнит. изображений при этом не возникнет, т. к. в силу селективности трёхмерной Г. излучение каждой из точек объекта, освещающих Г., будет взаимодействовать только с теми гармониками структуры Г., в записи к-рых оно участвовало. T. о. трёхмерная Г., к-рой предъявлен фрагмент записанного на ней изображения, способна "вспомнить по ассоциации" весь объект в целом (см. Голографическое распознавание образов).

Анизотропные Г. Если трёхмерная Г. записывается в анизотропной среде, напр. в кристалле LiNbO3, то структура Г. характеризуется не изменениями скалярного показателя преломления, а вариациями тензора диэлектрич. проницаемости. Важное свойство анизотропных трёхмерных Г.- их способность изменять состояние поляризации падающей на них волны. Используя это явление, можно считывать трёхмерные Г. излучением с1119926-74.jpg, отличающимися от тех1119926-75.jpg, к-рые использовались на этапе записи.

Динамические голограммы формируются в нелинейной светочувствит. среде непосредственно в момент, когда на неё воздействует волновое поле (см. Динамическая голография).

Литература по голограммам

  1. Денисюк Ю. H., Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения, "ДАН СССР", 1962, т. 144, с. 1275;
  2. Какичашвили Ш. Д., О поляризационной записи голограмм, "Оптика и спектроскопия", 1972, т. 33, с. 324;
  3. Денисюк Ю. H., Голография и ее перспективы, "Ж. прикл. спектроскопии", 1980, т. 33, с. 397;
  4. van Heerden P. J., Theory of optical information storage in eolids, "Appl. Opt.", 1963, v. 2, p. 393;
  5. Кольер Р., Беркхард К., Лин Л., Оптическая голография, пер. с англ., M., 1973; Вьено Ж--Ш.,
  6. Смигильский П., Руайе А., Оптическая голография. Развитие и применение, пер. с франц., M., 1973;
  7. Акаев А. А., Майоров С. А., Когерентные оптические вычислительные машины, Л., 1977;
  8. Пространственные модуляторы света, Л., 1977;
  9. Бахрах Л. Д., Курочкин А. П., Голография в микроволновой технике, M., 1979;
  10. Денисюк Ю. H., Голография - что мы знаем о ней сегодня, "Природа", 1981, N5 8, c. 10,
  11. его же, Статические и динамические объемные голограммы, "ЖЭТФ", 1981, т. 51, с. 1648;
  12. его же, Изобразительная голография, в кн.: Наука и человечество, M., 1982;
  13. Оптическая голография, под ред. Г. Колфилда, пер. с англ., т. 1-2, M., 1982,
  14. Gabоr D., Microscopy by reconstructed wave fronts, "Proc. Roy. Soc. London A", 1949, v. 197, p. 454.

Ю. H. Денисюк.

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что "тёмная материя" - такая же фикция, как черная кошка в темной комнате. Это не физическая реальность, но фокус, подмена.
Реально идет речь о том, что релятивистские формулы не соответствуют астрономическим наблюдениям, давая на порядок и более меньшую массу и меньшую энергию. Отсюда сделан фокуснический вывод, что есть "темная материя" и "темная энергия", но не вывод, что релятивистские формулы не соответствуют реалиям. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution