Файл: Вьено, Ж. -Ш. Оптическая голография. Развитие и применение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 44
Скачиваний: 0
20 |
Глава 1 |
меры изображения зависят соответственно от тех же параметров. Такие интерферограммы называются голограммами. Результаты, полученные из этих простых опытов, кажутся слишком эмпири ческими, поэтому займемся более точным изучением явления,сна чала аналитически (впоследствии этот подход будет обобщен), затем с точки зрения геометрии хода лучей. Это и будет предметом рассмотрения следующих глав.
Примечание |
|
|
Фиг. 9, г резюмирует выводы. Транспарант |
Я , прозрачность |
|
которого меняется синусоидально, освещен когерентным |
светом. |
|
В фокальной плоскости линзы, расположенной |
вблизи |
H (для |
простоты линза на чертеже не показана), наблюдают, кроме цен
тральной |
светящейся точки, |
еще две — В[ и |
Во. Положения |
||||
Ві |
и В-2, как |
и интенсивность |
освещенности |
в них /, определяют |
|||
ся |
следующими |
характеристиками транспаранта: |
1) |
р — функцией |
|||
частоты N, обратно пропорциональной шагу |
р ; 2) 0 — |
отклонением |
|||||
прямой |
ß , ß 2 |
от горизонтали |
(такой ж е |
угол |
с |
горизонталью |
|
составляет |
направление, |
перпендикулярное интерференционным |
|||||||||||||
полосам, в плоскости Н) и 3) |
/, зависящей |
только от амплитуды |
а, |
||||||||||||
отсчитанной |
от |
среднего |
значения |
а0. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В самом общем виде синусоидальное |
колебание |
с параметрами |
||||||||||||
N, |
Q и |
а записывается следующим |
образом: |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
а0 |
+ |
a cos |
о (N, |
0). |
|
|
|
|
||
Так |
как |
р, Ѳ и / |
не зависят от постоянного |
члена а 0 , |
он |
не |
влияет |
||||||||
на |
образование |
изображений |
В\ |
и |
Во. |
|
|
|
|
|
|
||||
Что делает голограмму голограммой? Ответ состоит из двух |
|||||||||||||||
частей, |
причем |
вторая часть |
вытекает из |
первой. |
|
|
|
|
|||||||
|
1. Необходимо превратить |
вариации энергии Е, зарегистриро |
|||||||||||||
ванные на интерференционной |
картине, в изменения прозрачности |
t. |
|||||||||||||
Простое |
векторное |
построение |
Френеля |
позволяет |
выразить |
Е |
|||||||||
в функции амплитуд |
а0 и а двух волн и разности фаз <р между |
ними: |
|||||||||||||
Е = al + а 2 + 2айа cos ср.
Если прозрачность t пропорциональна энергии Е, то закон изме нения прозрачности пластинки-голограммы вдоль оси, перпенди кулярной полосам, представляет собой синусоиду, параметры которой зависят от свойств объекта.
2. Нужно установить соответствие точки-объекта ( р , Ѳ , / ) сину соидальному распределению (уѴ, Ѳ, а), полученному в результате интерференции. Значит, нужно закодировать информацию, содер жащуюся в объекте, с помощью опорной волны— «ключа». Резуль -
Введение |
21 |
татом будет криптограмма. На языке радиотехники можно сказать,
|
что сигнал-объект модулирует |
несущую (опорную) волну, которая |
|
обеспечивает передачу. |
|
ѵ |
В процессе восстановления |
при освещении голограммы коге |
рентным светом тоже устанавливается соответствие между двумя
изображениями Bt |
н |
В2 |
и системой полос. Происходит |
расшиф |
||||
ровка голограммы, |
демодуляция |
несущей |
частоты |
и воспроизведе- |
||||
' иие сигнала-объекта: |
получаем |
исходную |
информацию. |
|
||||
|
|
Регистрация |
голограммы |
|
|
|||
Распределе |
|
|
Интерференция с |
|
Голограмма |
|||
ние — объект |
|
|
опорной |
волной |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
Сигнал ізхода |
|
|
Модуляция |
несущей |
|
Сигнал |
антенны |
|
|
|
|
частоты |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
Информация |
|
Кодирование |
с помощью |
Криптограмма |
||||
|
|
|
«ключа» |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Восстановление |
изображения |
|
|
|||
Голограмма |
|
|
Освещение |
|
Изображение |
|||
Сигнал антенны |
|
|
Демодуляция |
^ |
Выходной |
сигнал |
||
Криптограмма |
|
^ |
Декодирование |
> |
Информация |
|||
Глава 2
Образование голографического изображения
ЭЛЕМЕНТАРНОЕ РАССМОТРЕНИЕ
В предыдущей главе было показано, что между голограммами и интерферограммами существует глубокая аналогия. Было пока
зано, |
что с помощью |
фоторегнстращіи типа интерферограмм мож |
||
но восстанавливать |
изображение. |
Подробно |
образование изобра |
|
жения |
рассмотрено |
в приложении. |
Сейчас |
же мы ограничимся |
изложением некоторых основных принципов и с их помощью опи шем самые простые случаи.
Понятия плоской волны и бесконечно удаленного источника будут встречаться часто и в дальнейшем. Мы видели, что в пределе волна с незначительной кривизной, центр которой находится на очень большом расстоянии, может считаться плоской. Практически мы получим плоскую волну с помощью источника небольших раз меров, помещенного в фокусе линзы: пучку параллельных лучей, выходящих из линзы, соответствует участок плоской волны, огра
ниченной контуром линзы. |
|
|
|
Аналитическое |
описание |
||
Рассмотрим несколько более |
детально |
явления, изображенные |
|
на фиг. 4 и 5. |
|
|
|
Интерференция |
двух |
плоских |
волн |
Регистрация интерференционной картины. Пусть две системы плоских волн и 2 2 образуют менаду собой угол 2Ѳ (фиг. 10).
Общность доказательства не |
пострадает, если оси Ох и Oy будут |
||||
совпадать |
с |
биссектрисами |
углов, |
образованных плоскостями |
|
2 Х и |
2 2 . |
|
|
|
M и момент времени t коле |
Если в некоторой точке плоскости |
|||||
бания |
волн |
2 Х |
и 2 2 описываются формулами |
||
A sin at
Образование голографического |
изображения |
23 |
то результирующее колебание запишется в виде
sin |
[at |
2* dx) |
+ |
sin |
(at |
2- |
а і + а 2 = 2Л sin |
at |
(d 1 |
+ |
d2 ) |
cos-^-(d2 — dx). |
|
Ф и г. |
10. К |
задаче интерференции |
двух плоских волн: выбор |
системы |
||
. |
|
|
|
координат. |
|
|
Здесь di и d 2 — расстояния точки |
M от волновых фронтов |
S t и Б 2 |
||||
соответственно |
|
|
|
|||
|
dz |
= ОМ sin <р, |
<р = |
а — О, |
|
|
|
d 2 |
= |
О/И cos (а + |
8) = ОМ (cos а cos Ѳ — sin a sin Ѳ), |
|
|
|
d 2 |
= |
x c o s ö — t/ sin Ѳ. |
|
|
|
Точно |
так |
же |
|
|
|
|
|
|
|
dj |
= ^cos0 - j - г/sin 0. |
|
|
Откуда
I d 2 — d x | = 2#sin0.
Геометрическое место точек плоскости, в которых результи рующая амплитуда будет равна нулю независимо от времени /, определяется следующим уравнением:
2Л cos — 2ysm Ѳ) = О,