AllPhysics.ru

Повторяя рассуждения предыдущего параграфа, можно показать, что при освещении голограммы (6.4a) опорной световой волной , получается действительное изображение предмета (рис. 6.5). При этом, как и для случая изображённого на рис. 6.4, одновременно с действительным с голограммы восстанавливается и мнимое изображение, но оно размещается в стороне и не мешает наблюдению действительного.

Формирование одновременно действительного и мнимого изображения предмета, записанного на тонкой голограмме, есть следствие того, что она тонкая. Соответствующая такой голограмме плоская дифракционная решётка имеет точно такой же вид, как если бы на ней было записано действительное изображение предмета.

Рис. 6.5.

Напротив, для голограмм, записываемых на фотопластинке с 'толстым' слоем фотоэмульсии, при записи голограммы образуется объёмная структура зерён серебра , представленная на рис. 6.6а,b в виде "отражающих слоёв" и соответствующая распределению максимумов интенсивности, освещающей голограмму волны, которая передаёт кривизну записываемых волновых фронтов (рис. 6.6a,b) . В результате при восстановлении мнимого изображения предмета с таких голограмм не возникает его действительного двойника.

Отметим одну особенность объяснения принципа действия объёмных голограмм, следующую из рис. 6.6. В объёмных голограммах пространственную структуру отражающих слоёв внутри голограммы можно рассматривать как объёмную дифракционную решётку , в которой направление на дифракционный максимум связано с межплоскостным расстоянием и длиной волны условием Вульфа - Брэггов. Тогда, для определения углового направления , в котором наблюдается восстанавливаемое с голограммы изображение, может быть определено с помощью формулы Вульфа - Брэггов, рассмотренной в главе 5.

Рис. 6.6.

Кроме этого отметим, что на рис. 6.6a представлена объёмная пропускающая голограмма, в которой записанное изображение восстанавливается в проходящих голограмму световых волнах. Для таких голограмм коэффициент пропускания пропорционален распределению интенсивности опорного и предметного волновых фронтов в соответствии с выражением (6.4a) .

На рис. 6.6b представлена объёмная отражающая голограмма, в которой в которой записанное изображение восстанавливается в отраженных от голограммы световых волнах. Для таких голограмм коэффициент отражения пропорционален распределению интенсивности опорного и предметного волновых фронтов :

где - константа пропорциональности, зависящая от физико-химических свойств материала фотопластинки, процесса её проявления и записи голограммы.

В более общем случае, когда изображение предмета передаётся совокупностью плоских волн, процесс записи и восстановления изображения, записанного на голограмме, можно представить также , как это было сделано выше, но для каждой из плоских волн, представляющих собой пространственный спектр записываемого изображения.

С этой точки зрения наиболее адекватным способом записи голограмм сложных объектов представляет голография Фурье - Фраунгофера. В голографии Фурье (рис. 6.7a) для записи голограммы фотопластинка (), после проявления которой получается голограмма, помещается в заднюю фокальную плоскость линзы , в переднем фокусе которой размещается записываемый объект . В соответствии со сказанным в главе 4 голограмма Фурье представляет собой интерферограмму плоской опорной волны и совокупности волн, представляющих собой пространственный спектр записываемого на голограмме объекта.

Рис. 6.7a.

На рис. 6.7b приводится схема восстановления изображения , записанного на голограмме Фурье м помощью схемы записи, приведенной на рис. 6.7a.

Рис. 6.7b.

Для восстановления голограмма Фурье помещается в заднюю фокальную плоскость линзы и освещается плоской волной, падающей на голограмму с направления зеркального по отношению к направлению опорной волны, используемой для записи голограммы. Преобразованный голограммой волновой фронт в задней фокальной плоскости линзы превращается в волну фронт, несущую изображение объекта .

Характер кодирования изображения на голограмме Фурье гораздо сложнее, чем на голограмме двух плоских волн, приведенной на рис. 6.3 и представляющей результат двухлучевой интерференции. На голограмме Фурье предмета сложной формы, наблюдается интерференционная картина каждой из спектральной составляющей с полем плоской опорной волны. Представление о записанном на голограмме изображении имеет опосредствованный характер. Свидетельством этого является изображённая на рис. 6.7c фотография голограммы Фурье выражения - "МГТУ им. Н. Э. Баумана".

Рис. 6.7c.

Наиболее общий вид голограмм представляют голограммы Френеля. В этом случае опорный источник и предмет, изображение которого записывается на голограмме, находятся на конечном расстоянии от её поверхности. При записи таких голограмм может быть применена схема на рис. 6.8a , аналогичная

представленной на рис. 6.1, в которой часть светового потока опорного источника используется для подсветки голографируемого объекта с помощью светоделительного устройства в виде комбинации зеркала и линзы . Восстановление изображения, записанного на голограмме, по схеме на рис. 6.8b позволяет наблюдать действительное и мнимое изображение.

По способу записи голограммы различаются на амплитудные, рассмотренные выше, и фазовые, в которых при восстановлении записанного на них изображения изменяется фаза проходящего светового потока пропорционально распределению интенсивности на поверхности интерферограммы волновых фронтов .

Рис. 6.8.

Хотя теория фазовых голограмм достаточно сложная, начальные представления об их свойствах можно получить в следующем параграфе в связи с изучением параметров голограмм.