Теоретические основы голографии

МБОУ «Лицей №18»
Реферат
по физике
Голография
Выполнил: Остряков В.П.
Класс 11 «А»
Лицей № 18
Удмуртская Республика,
г. Сарапул
Руководитель: Острякова Е.В.
Цель и задачи
Цель: изучить явление голографии
и возможности ее использования
Задачи:
Изучить историю голографии
Раскрыть основы метода голографии
и свойства голограмм
Описать виды голограмм
и возможности их применения
Голография
1948 г. Деннис Габор
сформулировал идеи и принципы
голографии
Голография - от греч. holos –полный и
grapho - пишу.
Сущность идеи состояла в фиксации
полной информации о предмете, причем
информации не только об амплитуде
световой волны, но и о ее фазе.
Голография – метод получения
объемного изображения объекта
путем регистрации и последующего
восстановления волн.
Голограмма – является записью
интерференционной картины.
История голографии
 1960 г. - создание Н.Г. Басовым, А.М.
Прохоровым и Ч. Таунсом первого лазера.
 1962 г. - классическая схема Эммета Лейта и
ЮрисаУпатниекса (пропускающая голограмма)
 1968 г. - Ю. Н. Денисюк изобрёл способ
записи изображения в трехмерных средах
(отражательная голограмма).
 1969 г. - Стивен Бентон изготовил
пропускающую голограмму, видимую в
обычном белом свете (радужная голограмма).
 1977 г. Ллойд Кросс получил голограмму,
состоящую из множества обычных фотографий
(мультиплексная голограмма).
Теоретические основы голографии
Физическая основа голографии –
учение о волнах, их интерференции и дифракции



Волны должны быть когерентными.
Результирующая сложения двух когерентных волн – стоячая волна.
Использование лазера.
Голографический метод состоит из двух этапов:
1. Вначале получают (записывают) голограмму – интерференционную картину,
возникающую на фотопластинке при сложении двух когерентных пучков
света. На фотопластинке образуется интерференционная картина,
представляющая собой чередование светлых и темных пятен.
Голографическое изображение не соответствует его внешнему виду.
2. Для восстановления голограммы (второй этап) ее освещают таким же
когерентным излучением. Поскольку голограмма представляет сложную
интерференционную картину, то на ее прозрачных и непрозрачных участках
происходит дифракция когерентного излучения, и в результате получается
изображение.
Теоретические основы голографии:
запись голограммы
Теоретические основы голографии:
типы голограмм
Расположение регистрирующей среды
относительно направления распространения
интерферирующих пучков
(независимо от ее формы и геометрических размеров)
определяет тип голограммы:
пропускающая или отражательная
Пропускающая
голограмма
Отражательная
голограмма
www.themegallery.com
Теоретические основы голографии:
типы голограмм
Запись
пропускающей
голограммы
по схеме И. Лейта
и Ю.Упатниекса
Запись
отражающей
голограммы
по схеме
Ю. Н. Денисюка
Company Logo
www.themegallery.com
Теоретические основы голографии:
свойства голограмм
Голограмма - сложная интерференционная картина,
образованная множеством микроскопических полос.
Преобразует фазовую информацию в амплитудную информацию
(совпадение фаз – максимум амплитуды, противофазы – минимум амплитуды)
Основные свойства голограмм:
На голограмме фиксируется не только амплитуды, но и фаза волн. Практически
на каждую точку поверхности пластинки падает излучение, отраженное от всех точек
предмета. Это означает, что любая, даже маленькая часть содержит зрительную
информацию о всем предмете. Следовательно, голография позволяет записывать,
хранить, обрабатывать и быстро преобразовывать огромное количество данных.
интерференционная картина
и восстановленная голограмма
Виды голограмм
Явление голографии свойственно не только
электромагнитным волнам (таким как свет), но и
механическим (звуковым).
Соответственно, существует два основных вида голограмм:
оптические и акустические
Оптическая
голограмма
Акустическая
голограмма
Виды голограмм и возможности их применения
Мультиплексные (многоракурсные) голограммы –
одновременно записано несколько изображений, либо
раздельно записаны отдельные части одного
изображения
Объект фотографируется
обычным способом с
различных углов зрения, после
чего полученные таким
способом снимки (ракурсы)
записываются на смежные
участки фотопластины.
Виды голограмм и возможности их применения
Отражательные трехмерные голограммы
Их изготовление сложный
технологический процесс
(изобразительная голография:
предметы искусства, изготовление
голографических портретов
или
.
натюрмортов)
Виды голограмм и возможности их применения
Радужные голограммы –
пропускающие голограммы,
видимые в обычном белом свете
Цифровые голограммы
изображение рассчитывается при
помощи компьютера и
синтезируется из набора точечных
голограмм
Применение голограмм
Средство борьбы с
подделками –
банкноты, монеты с
использованием голографии
Голографическое телевидение
В 2008 г – учеными из
Аризоны создан первый
голографический телевизор
Применение голограмм
2009 г. - китайский дизайнер
изобрел голограмму, заменяющую
светофор
Трехмерные голографические
карты доступны для просмотра без
каких бы то ни было очков.
Появляется возможность
рассмотреть даже самые мелкие
детали под любым углом из всего
360-градусного диапазона
Применение голограмм
Голографическая «микроскопия»
Увеличение достигается путем восстановления (наблюдения)
голограмм волнами с длиной волны большей, чем при записи
голограмм : M = r/s (увеличение M ~ 106).
Таким образом получают увеличенные 3-х мерные изображения
микроскопических объектов – молекул ДНК, вирусов
Голографическая память
1см2 - 100 млн. бит
пластинка брома 2,5∙2,5∙0,2см
– 300 тыс. изображений
www.themegallery.com
Применение голограмм
Голографическая интерферометрия деформаций
колеблющихся деталей
(акустическая голография)
распределение деформаций в звучащей гитаре
Company Logo
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.
2.
Горбунов А. К. Курс физики для довузовской подготовки / А. К. Горбунов и
др. – М.:.Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010.
Денисюк Ю. Н. Принципы голографии / Ю. Н. Денисюк. – Л.: ГОИ,
1978. – 125 с.
Корешев С. Н. Основы голографии и голограммной оптики /
С. Н. Корешев – СПб: СПбГУИТМО, 2009. – 97 с.
Андреева О. В. Прикладная голография: учебное пособие. /
О. В. Андреева. – СПб: СПбГУИТМО, 2008. – 184 с.
Мусский С. А. 100 великих чудес техники. – М.: Вече. – 2006.
Физика: учеб. для 11 кл. шк. с углубл. изуч. физики / А. Т. Глазунов и др.; под
ред. А. А. Пинского. – 5-е изд. – М.: Просвещение, 2000. – 432с.
Энциклопедический словарь юного физика / сост. В. А. Чуянов. – 2-е изд.,
испр. и доп. – М.: Педагогика, 1991. – 336 с.
Интернет ресурсы:
Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2011.
Свободная Интернет-энциклопедия Википедия //ru.wikipedia.org.