Файл: Вьено, Ж. -Ш. Оптическая голография. Развитие и применение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 61
Скачиваний: 0
136 |
Глава |
6 |
элемента |
плоской или любой другой |
поверхности состоит из парал |
лельного переноса и вращения. Так как всякий перенос может быть 'определен тремя составляющими, соответствующий выбор системы координат в плоскости голограммы позволяет рассматривать только две проекции вектора переноса: одну — нормальную к го
лограмме, другую — в плоскости |
голограммы. Произвольное вра |
|
щение можно всегда |
представить |
в виде суммы двух вращений: |
одно — в плоскости |
голограммы, |
другое — перпендикулярное ей. |
Исходя из этого, можно исследовать,\ каким образом связаны пере-
(0)
Ф и г. 91. Метод элементарных волн и подобных лучей.
При перемещении объекта ні величину' Л/,ЛІ2 элементарная волна |
смещается в положение - я ; |
L—место локализации полос. |
|
мещения элементарной поверхности с характеристиками соответ ствующей интерференционной картины.
При попытке рассмотреть сложение двух произвольных пере мещений выяснилось, что геометрическая связь между перемещени ем какой-нибудь точки объекта и соответствующей точки волны будет очень сложна, особенно если составляющие движения не ком планарны. Тем не менее проблема была разрешена одним из ав торов книги1 , который разработал метод элементарных волн и подобных лучей, показанный на фиг. 91. Условие существования интерференционной картины и ее локализация легко выводятся из соображений, на которых мы кратко остановимся2 .
1 |
Ж.-Ш. Вьено. |
2 |
Недавно Ж. Моннере (Оптический институт в Безансоне) показал, |
что можно рассчитать шесть обычных параметров (углы Эйлера и составляю щие вектора переноса) смещения некоторого элемента объекта, анализируя перемещение волны, дифрагированной этим элементом. Вспомогательная фильтрация пространственных частот устраняет всякую неопределенность. Таким образом, можно считать, что голографическая интерферометрия реши ла проблему количественной интерпретации произвольного движения.
Использование |
голографической |
информации |
141 |
рентно освещенной тем ж е источником S0, |
который мы использовали |
||
ранее, соответствуют |
волнам И1 и |
2 2 . Относительно |
наблю |
дателя, находящегося справа от И и смотрящего |
сквозь |
голо |
|||||
грамму, волны |
2і |
и 2 2 |
расположены так же, |
как волны |
2 Х |
и |
|
Но. Подобные лучи |
(или волны) интерферируют в окрестности точки |
||||||
I (фиг. 91), положение |
которой в пространстве |
по |
отношению |
к |
|||
изображению |
объекта |
может быть определено |
в зависимости |
от |
|||
его перемещений, а также от его поверхностных деформаций. Ре зультаты метода иллюстрируют фиг. 92—951 .
Замечание. Отличие перемещения от деформации; критерий отсутствия деформации, измерение очень малых углов. Трудность возникает, если не известно, испытывает ли объект деформацию при перемещении, так как количественный анализ интерференцион ных полос, появляющихся при восстановлении, не столь однозна чен. Эту проблему тоже можно разрешить: для этого объектом наблю дения делают источник восстановления (что совершенно необычно). Действительно, наличие интерференционных полос в окрестности этого источника (т. е. вблизи нулевого порядка) позволяет утвер
|
/А |
|
V |
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
ди, |
k\ |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
1 \ |
|
0,2 |
|
|
|
|
\ |
|
|
|
||
/ |
ѵ/ |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,ч |
\,г |
і,в |
|
|
|
о |
о |
0,8е,мкм |
|
Ф и г. 97. Применение |
|
прецизионного критерия |
отсутствия |
деформации |
||
к исследованию прогиба зажатой с одного конца балки. |
||||||
Изменение пнднмостн полос |
на 5% соответствует отклонению Ае па 0,1 мкм, т. е. углѵ проги |
|||||
|
|
|
ба 0.3" (точность |
2-10-»). |
|
|
1 J.-Ch. Viénot et al., Symp. Eng. Uses of Holgraphy, Glasgow, 1968.
142 |
Глава 6 |
жд а ть, что объект только |
перемещался, но не деформировался |
(фиг. 96). Элементарный расчет показывает, что этот случай соот ветствует классической интерференции колебаний, пришедших от двух одинаковых смещенных друг относительно друга диафрагм. Они вносят вклад в главный член выражения, описывающего про зрачность голограммы. Полосы постепенно исчезают, если диафраг мы начинают отличаться друг от друга. Следовательно, наличие полос в окрестности нулевого порядка может служить критерием отсутствия деформации. В то ж е время измерение контраста V полос позволяет измерить, например, смещение е зажатой с одного
конца балки (фиг. 97) и, |
следовательно, оценить небольшое угло |
вое смещение с большой |
точностью. |
Обобщение метода интерферометрии с двойной экспозицией
Описанный выше метод можно легко обобщить либо на случай множества экспозиций, либо на случай единственной экспозиции, причем последнюю можно рассматривать как бесконечную последо вательность ультракоротких экспозиций. Двойная экспозиция яв ляется с этой точки зрения частным случаем, который удобнее рас сматривать, не теряя общности.
Многократные экспозиции. При восстановлении интерферируют
п волн, |
соответствующих |
п экспозициям |
в |
моменты времени tlt |
t2, |
ta. Распределение |
интенсивности |
в |
наблюдаемых полосах |
зависит, в частности, от числа экспозиций. Если объект совершает периодические движения (колебания), то можно освещать его им пульсным излучением, что позволяет видеть полосы неподвижными, в то время как при непрерывном освещении они бегут по поверхнос ти объекта с частотой, равной частоте колебаний.
Непрерывная экспозиция. Интерферирующие при восстановле нии волны испускаются изменяющимся во времени объектом. Этот процесс можно аппроксимировать последовательностью коротких промежутков времени, во время которых объект можно считать неизменным. Явление интерференции представляет собой резуль тат непрерывного сложения волн, испускаемых объектом в каждый момент экспозиции. Фиг. 37 (гл. 5) иллюстрирует это. Монеты произвольно передвигаются во время экспозиции: наблюдаемые полосы характеризуют соответствующий вид движения (например, равномерное вращение вокруг оси, параллельной полосам).
Киноголография
Вместо того чтобы заставлять интерферировать между собой волны от разных накладывающихся друг на друга голограмм, можно попытаться разделить их, чтобы получить отдельные изо-