Читать в оригинале

<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>


§ 142. Голографирование по методу встречных световых пучков

В 1962 г. советским физиком Ю. Н. Денисюком был предложен метод получения голографических изображений, являющийся распитием практически уже не применявшегося тогда способа цветной фотографии Липпмана.

Схема такой голографической записи приведена на рис. 288. Объект наблюдения 1 освещается светом лазера сквозь фотопластинку (голографические пластинки, даже не проявленные и не отфиксированные, вполне прозрачны для света). Стеклянная подложка фотопластинки 2 покрыта фотоэмульсией с толщиной слоя около  (на рисунке этот слон сильно утолщен).

Рис. 288. Схема записи голограммы по методу встречных световых пучков

Отраженное от объекта волновое поле распространяется назад по направлению к слою фотоэмульсии. Идущий навстречу этой волне исходный световой пучок 4 от лазера выполняет теперь функцию опорной волны. Поэтому такой вариант получения голограмм называется также методом встречных световых пучков.

Интерференционное поле стоячих волн, возникающее в толще фотоэмульсии, вызывает ее слоистое почернение, которое регистрирует распределение, как амплитуд, так и фаз волнового поля, рассеянного объектом наблюдения. На рис. 288 слои почернения схематически показаны в виде системы волнистых линий. Разумеется, конфигурация этих слоев во всей фотоэмульсии может быть весьма причудливой, так как плоской является лишь опорная волна, а волновые фронты, распространяющиеся от освещенного объекта наблюдения, ориентированы по-разному.

Существенно, что толстослойная фотоэмульсия с неоднородным распределением почернения представляет собой трехмерную структуру, в отличие от двумерных структур, какими с высокой степенью приближения можно считать голограммы рассмотренного ранее вида.

Если осветить расходящимся пучком белого света голограмму, зарегистрированную в толстослойной эмульсии, то в отраженном от нее свете можно будет наблюдать изображение объекта исследования.

Рис. 289 и 290 иллюстрируют, каким образом, варьируя ориентацию голограммы по отношению к освещающему ее свету, можно получить мнимое или действительное изображение объекта наблюдения. Естественно, что на восстановленном изображении будет виден не весь непрозрачный объект, а только та его поверхность, которая была обращена к фотопластинке во время записи голограммы.

Рис. 289. Схема восстановления мнимого изображения

Рис. 290. Схема восстановления действительного изображения

Возможность использования источника белого света (например, лампа накаливания, солнце) на стадии восстановления изображения, записанного на толстослойной голограмме, обусловлена тем, что взаимное усиление световых пучков, отраженных от слоев почернения объемной дифракционной структуры при ее определенном пространственном периоде и определенном угле наблюдения, будет удовлетворено только для излучения определенной длины волны. Таким образом, пространственно периодические слои объемной дифракционной структуры сами осуществляют монохроматизацию излучения, необходимую для наблюдения голографического изображения. При этом изображение восстанавливается в монохроматическом свете.

Разумеется, спектральная разрешающая способность объемной дифракционной решетки с малым числом слоев почернения недостаточна для монохроматизации освещающего голограмму белого света в той же степени, в какой монохроматично излучение лазера, использованного на стадии регистрации голограммы. Поэтому изображения, создаваемые толстослойными голограммами, будут не вполне монохроматическими.

Кроме того, хотя изображения, получаемые с помощью освещаемых белым светом толстослойных голограмм, являются квазимонохроматическими (т.е. не полностью монохроматическими), их цвет в отдельных случаях может заметно отличаться от цвета излучения лазера, использованного при записи голограммы. Это связано с воздействием на фотоэмульсию процессов проявления, а главное, фиксирования и последующей сушки.

Надо отметить еще одну особенность голограмм, записанных в толстослойных эмульсиях по методу встречных световых пучков. Она обусловлена свойственным голографии эффектом псевдоскопии, который в данном случае проявляется особенно ярко.

Если записать голограмму по схеме, приведенной на рис. 288, и восстановить изображение объекта, освещая голограмму в соответствии со схемой, показанной на рис. 289, то мнимое изображение выпуклого предмета также получится выпуклым. В действительном же изображении предмета (рис. 290) выпуклая поверхность предмета будет вогнутой, так как части предмета, располагавшиеся ближе к фотопластинке при записи голограммы, расположатся ближе к голограмме.

Поэтому при записи голограмм музейных экспонатов используется наблюдение мнимых изображений, видимых за плоскостью голограммы.

Способ записи голограмм в толстослойных эмульсиях дает возможность получать цветные изображения объектов с сохранением всех преимуществ голографии перед обычной фотографией.

Чтобы пояснить принцип цветной голографии, надо напомнить, в каких случаях человеческий глаз воспринимает изображения предметов как цветные, а не как черно-белые.

Опыты по физиологии зрения показывают, что человек видит изображение цветным и более или менее близким к натуральной окраске объекта, если оно воспроизводится минимум в трех цветах, например, красном, зеленом и синем. Совмещение трех красок осуществляется при самой примитивной цветной репродукции, выполняемой методом литографии (для высокохудожественной репродукции используется 10—15-красочная печать).

Учитывая особенности человеческого восприятия, чтобы восстановить цветное изображение объекта, нужно осветить объект наблюдения при записи голограммы одновременно или последовательно лазерным излучением трех спектральных линий, отстоящих по длинам волн достаточно далеко друг от друга. Тогда в толще фотоэмульсии образуются три системы стоячих волн и соответственно три системы пространственных решеток с различным распределением почернения.

Каждая из систем слоев почернения будет формировать изображение объекта в своем спектральном участке белого света, используемого при восстановлении изображения. Благодаря этому в отраженном от обработанной голограммы расходящемся пучке белого света получится изображение объекта как результат суперпозиции трех участков спектра, что соответствует минимальным физиологическим требованиям  хроматического зрения человека.

Голографирование по методу Денисюка и восстановление изображения по схеме рис. 289 широко используется для получения высококачественных объемных копий различных предметов, например, уникальных произведений искусства.

 



<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>