Golografiya prinsipi va uning qoʻllanilishii

GOLOGRAFIYA PRINSIPI VA UNING QOʻLLANILISHII
Tarkib

Kirish
Golografiya

Golografiya tarixi
Golografiyaning nazariy asoslari
Gologramma turlari va gologrammaning qo'llanilishi
Xulosa

Kirish

Bugungi jadal rivojlanayotgan dunyoda, hajmi doimiy ravishda o'sib borayotgan ma'lumotni tushunishni osonlashtirish uchun odam ko'pincha uch o'lchovli ob'ektni ko'rsatishi kerak. Bu havo harakatini boshqaruvchi, shifokor yoki antropolog bo'ladimi, golografiya hammaga yordam beradi. Havo bo'shlig'ining real vaqtda uch o'lchovli tasviri havo harakati dispetcherining vazifasini soddalashtiradi, shifokorga bemorni jarrohlik va radiatsiyasiz tekshirish va tashxis qo'yishga yordam beradi va antropologga tashqi ko'rinishini tiklashni osonlashtiradi. bosh suyagidan ...
Shunga qaramay, bugungi kunda kam odam golografiya nima ekanligini va uni qayerda qo'llash mumkinligini tushunadi.
Golografiya- uch o'lchamli ob'ektlarni vizualizatsiya qilishning eng istiqbolli yo'nalishlaridan biri.
Gologramma usullari (uch o'lchamli muhitda gologramma yozish, rangli va panoramali gologramma va boshqalar) tobora rivojlanmoqda. U gologramma xotirali kompyuterlarda, gologramma elektron mikroskopda, gologramma plyonka va televizorda, golografik interferometriya va boshqalarda qo'llanilishi mumkin.

Golografiya tarixi

Optika - fizikaning optik nurlanish (yorug'lik), uning tarqalishi va yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirida kuzatiladigan hodisalarni o'rganadigan bo'limi. Taxminan 20-asrning o'rtalariga qadar optika fan sifatida o'z rivojlanishini yakunlagandek tuyuldi. Biroq, so'nggi o'n yilliklarda fizikaning ushbu sohasida ham yangi qonuniyatlarni (kvant kuchaytirish tamoyillari, lazerlar) kashf qilish, ham klassik va yaxshi sinovdan o'tgan tushunchalarga asoslangan g'oyalarni ishlab chiqish bilan bog'liq inqilobiy o'zgarishlar ro'y berdi. Bu erda, birinchi navbatda, biz to'lqin hodisalaridan amaliy foydalanish sohasini sezilarli darajada kengaytiradigan va nazariy tadqiqotlarga turtki beradigan golografiyani nazarda tutamiz.

Voqelikni aks ettirish vositasi sifatida gologramma o'ziga xos xususiyatga ega: tekis tasvirni yaratadigan fotografiyadan farqli o'laroq,gologramma tasvirasl ob'ektning aniq uch o'lchamli nusxasini takrorlashi mumkin. Kuzatish nuqtasining o'zgarishi bilan o'zgarib turadigan ko'p burchakli bunday tasvir hayratlanarli realizmga ega va ko'pincha haqiqiy ob'ektdan farq qilmaydi.
Golografiya - bu to'lqinlarni ro'yxatga olish va keyin rekonstruksiya qilish orqali ob'ektning uch o'lchovli tasvirini olish usuli. To'lqinlar har qanday bo'lishi mumkin - yorug'lik, rentgen, akustik va boshqalar.
Golografiyaning boshqa ta'rifi: uch o'lchamli tasvirlarni aniq yozib olish, ko'paytirish va shaklini o'zgartirish uchun texnologiyalar to'plami.
Gologrammainterferentsiya naqshining rekordidir.
Golografiyaning g'oyalari va tamoyillari 1948 yilda D. Gabor tomonidan shakllantirilgan. Ba'zida fanda bo'lgani kabi, golografiya g'oyasi butunlay boshqa muammoni - elektron mikroskopni takomillashtirishni ishlab chiqishda tug'ilgan. 1971 yilda "Golografik printsipni ixtiro qilish va rivojlantirish uchun" D. Gabor oldiFizika bo'yicha Nobel mukofoti.
G'oyaning mohiyati mavzu haqida to'liq ma'lumot olish va nafaqat yorug'lik to'lqinining amplitudasi, balki uning fazasi haqida ham ma'lumot olish edi. Bu holografiya nomini tushuntiradi (yunoncha holos - to'liq va grapho - men yozaman).
Lazer ixtiro qilinishidan oldin gologramma deyarli rivojlanmagan (gologrammalarni olishga birinchi urinishlar D. Gabor va uning hamkasblari tomonidan simob chiroq yordamida qilingan va sifatsiz edi), chunki bu ma'lumotni yozib olishning gologramma usuli edi. lazer nurlanishining eng muhim xususiyati - uning kogerentligi.
1962 yilda klassik sxema Michigan texnologiya institutidan Emmett Leith va Juris Upatnieks tomonidan yaratilgan (Leith-Upatnieks gologrammalari). Olimlar lazer nurida rekonstruksiya qilinishi mumkin bo‘lgan birinchi hajmli uzatuvchi gologrammani qayd etishdi. Bu olimlar tomonidan taklif qilingan gologramma yozish sxemasi hozirda butun dunyo gologramma laboratoriyalarida qo‘llanilmoqda.
Gologramma olishning turli usullari mavjud. Eng qiziqarlilaridan biri sovet olimi Yu.N.Denisyuk tomonidan taklif qilingan usuldir.
IN1962 yilYu.N.Denisyuk tasvirni uch o'lchamli muhitda yozib olish usulini ixtiro qildi, bu esa haqida ma'lumotni saqlash imkonini beradi.bosqichi,amplitudaVaspektralob'ektdan keladigan to'lqinning tarkibi. Ko'zgu gologrammalari deb ataladigan bunday gologrammalar oddiy oq yorug'lik nurlari bilan yoritilganda ko'paytirilishi mumkin. Bu ilmiy yutuq bo'ldiSSSRQanaqasigailmiy kashfiyotva ro'yxatga kiritilganSSSRning kashfiyotlar davlat reestriquyidagi tahrirda bayon etilsin: “Shaffof moddiy muhitning uch o‘lchamli elementidan nurlanish aks ettirilganda ob’ektning fazoviy buzilmagan rangli tasvirining paydo bo‘lishining ilgari noma’lum hodisasi, bunda moddaning zichligi tarqalishi tarqalish darajasiga to‘g‘ri keladi. Ob'ektga nurlanish sochilganda uning atrofida hosil bo'ladigan doimiy to'lqinlar maydonining intensivligi" o'rnatildi.
Deyarli barcha zamonaviy tasviriy golografiya Yu. N. Denisyuk tomonidan taklif qilingan usullarga asoslanadi. Ushbu usul yordamida birinchi yuqori sifatli gologrammalar 1968 yilda SSSRda G.A. Sobolev va D.A. Staselko, AQShda esa L. Sibert tomonidan.
1969 yilda Polaroid Recearch Laboratories (AQSh) xodimi Stiven Benton oddiy oq nurda ko'rinadigan transmissiv gologramma yaratdi. Benton tomonidan ixtiro qilingan gologrammalar kamalak gologrammasi deb ataldi, chunki ular oq nurni tashkil etuvchi kamalakning barcha ranglari bilan porlaydi.
Benton gologrammasi - ob'ektning fazoviy spektrini bir (odatda vertikal) yo'nalishda cheklash orqali uzluksiz spektrga ega bo'lgan nurlanish manbasi (cho'g'lanma chiroq, Quyosh) tomonidan ob'ekt to'lqinini tiklashga imkon beruvchi fokusli tasvir gologrammasi. Tasvirning rangi kuzatuvchining ko'zlari holatiga bog'liq va ob'ektning rangi bilan bog'liq emas.
Bentonning kashfiyoti plastmassaga interferentsiya naqshlarini yopishtirish orqali arzon gologrammalarni ommaviy ishlab chiqarish imkonini berdi. Ushbu turdagi gologrammalar bugungi kunda hujjatlar va bank kartalarini qalbakilashtirishdan himoya qilish uchun ishlatiladi. Benton tufayli golografiya jamiyatning keng qatlamlarida mashhurlikka erishdi.
1977 yilda Lloyd Kross gorizontal tekislikda yotgan, ko'p nuqtai nazardan olingan ob'ektning ko'plab oddiy fotosuratlaridan iborat multipleks gologramma oldi. Bunday gologrammani ko'rish maydoniga ko'chirishda siz barcha olingan kadrlarni ko'rishingiz mumkin.

Golografiyaning nazariy asoslari, uning xossalari

Golografiyaning fizik asosini 17-asrda Gyuygens davrida vujudga kelgan toʻlqinlar, ularning interferensiyasi va diffraksiyasi haqidagi taʼlimot tashkil etadi. 19-asrning boshlarida Jung, Fresnel va Fraungofer golografiyaning asosiy tamoyillarini shakllantirish uchun etarli bilimga ega edilar. 19-asrning 2-yarmi va 20-asr boshlarida koʻpgina olimlar – Kirxgof, Reyli, Abbe, Volfke, Be6rosh, Bragglar golografiya tamoyillariga juda yaqindan yondashdilar.

Jismoniy g'oya shundan iboratki, ikkita yorug'lik nurlari bir-biriga qo'shilganda, ma'lum sharoitlarda interferentsiya naqshlari paydo bo'ladi, ya'ni kosmosda yorug'lik intensivligining maksimal va minimallari paydo bo'ladi (xuddi suvdagi to'lqinlarning ikkita tizimi kesishganda, o'zgaruvchan maksimallarni hosil qiladi. va to'lqin amplitudasining minimallari). Kuzatish uchun zarur bo'lgan vaqt davomida ushbu interferentsiya sxemasi barqaror bo'lishi va qayd etilishi uchun bu ikki yorug'lik to'lqini makon va vaqt bo'yicha mos kelishi kerak. Bunday muvofiqlashtirilgan to'lqinlar deyiladiizchil.
Agar to'lqinlar fazada uchrashsa, u holda ular bir-biriga qo'shiladi va hosil bo'lgan to'lqinni ularning amplitudalarining yig'indisiga teng bo'lgan amplituda beradi. Agar ular antifazada uchrashsa, ular bir-birlarini bekor qiladilar. Ushbu ikkita ekstremal pozitsiyalar o'rtasida to'lqin qo'shilishining turli holatlari kuzatiladi. Ikki kogerent to'lqinning qo'shilishi har doim doimiy to'lqin bo'ladi. Ya'ni, interferentsiya sxemasi vaqt o'tishi bilan barqaror bo'ladi. Bu hodisa gologrammalarni ishlab chiqarish va tiklashga asoslanadi.
An'anaviy yorug'lik manbalari golografiyada foydalanish uchun etarli darajada kogerentlik darajasiga ega emas. Shuning uchun ixtiro uning rivojlanishi uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega edi.lazer-zarur kogerentlik darajasiga ega bo'lgan va qat'iy bir to'lqin uzunligini chiqarishi mumkin bo'lgan nurlanish manbai.
Golografik usul ikki bosqichdan iborat.
Birinchidan, gologramma olinadi (yoziladi) - ikkita kogerent yorug'lik nurlari qo'shilganda fotografik plastinkada paydo bo'ladigan interferentsiya naqshlari. Yorug'lik va qorong'u dog'larning almashinishi bo'lgan fotografik plastinkada interferentsiya naqsh hosil bo'ladi. Gologramma tasvir uning ko'rinishiga mos kelmaydi.
Gologrammani qayta tiklash uchun (ikkinchi bosqich) u bir xil kogerent nurlanish bilan yoritiladi. Gologramma murakkab interferension naqsh bo'lgani uchun uning shaffof va shaffof bo'lmagan joylarida kogerent nurlanishning difraksiyasi sodir bo'ladi va natijada tasvir paydo bo'ladi.
Hozirgi vaqtda gologramma olish usullari amalda joriy etilgan bo'lib, ular ro'yxatga olingan nurlanishning amplitudasini, fazasini, spektral tarkibini, qutblanish holatini va bu parametrlarning vaqt o'tishi bilan o'zgarishini takrorlash imkonini beradi.
Dennis Gabor, tasvirni yozib olish muammosini o'rganib, ajoyib g'oyani ilgari surdi. Uni amalga oshirishning mohiyati quyidagicha. Agar kogerent yorug'lik dastasi ikkiga bo'linib, yozib olingan ob'ekt nurning faqat bir qismi bilan yoritilsa, ikkinchi qismini fotografik plastinkaga yo'naltirsa, u holda ob'ektdan aks ettirilgan nurlar to'g'ridan-to'g'ri plastinkaga tushadigan nurlarga xalaqit beradi. yorug'lik manbasidan. Plastinkaga tushayotgan yorug'lik nurlari deyiladiAsosiy,va ob'ekt orqali aks ettirilgan yoki uzatiladigan nurMavzu.Ushbu nurlar bir xil nurlanish manbasidan olinganligini hisobga olsak, ularning kogerent ekanligiga ishonch hosil qilish mumkin. Bunday holda, plastinkada hosil bo'lgan interferentsiya naqshlari o'z vaqtida barqaror bo'ladi, ya'ni. turg'un to'lqin hosil bo'ladi.
Natijada paydo bo'lgan interferentsiya naqshlari ob'ektni fotografik plitaning barcha nuqtalaridan ko'rinib turganidek tasvirlaydigan kodlangan tasvirdir. Ushbu rasm ob'ektdan aks ettirilgan to'lqinlarning amplitudasi va fazasi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi va shuning uchun uch o'lchovli (hajmli) ob'ekt haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi.
Ob'ekt to'lqini va mos yozuvlar to'lqinining interferentsiya naqshini fotografik qayd etish, agar mos yozuvlar to'lqini yana bunday yozuvga yo'naltirilgan bo'lsa, ob'ekt tasvirini tiklash xususiyatiga ega. Bular. plastinkaga yozilgan rasm mos yozuvlar nuri bilan yoritilganda, ob'ektning tasviri tiklanadi, uni vizual ravishda haqiqiydan ajratib bo'lmaydi.
Agar siz plastinkani turli burchaklardan qarasangiz, ob'ektning tasvirini turli burchaklardan kuzatishingiz mumkin. Albatta, shu tarzda olingan fotografik plitani fotosurat deb atash mumkin emas. Bu shundaygologramma.
Yozuvchi vositaning interferentsion nurlarning tarqalish yo'nalishiga nisbatan joylashishi (uning shakli va geometrik o'lchamlaridan qat'i nazar) gologramma turini aniqlaydi: transmissiv yoki aks ettiruvchi.