Golografiya prinsipi va uning qoʻllanilishii

Gologrammalarning asosiy xossalari.Bu xususiyatlar ularda nafaqat amplitudalar, balki to'lqinlarning fazalari ham aniqlanganligi bilan bog'liq. Plastinaning sirtidagi deyarli har bir nuqta ob'ektning barcha nuqtalaridan aks ettirilgan nurlanishdan ta'sirlanadi. Bu shuni anglatadiki, har qanday, hatto kichik bir qism ham butun mavzu haqida vizual ma'lumotni o'z ichiga oladi.
1. Ob'ektning tasvirini gologrammaning har qanday, hatto kichik qismida ham olish mumkin. Ammo gologrammaning bir qismidan olingan tasvirning sifati butun gologrammadan olingan tasvirdan yomonroqdir. Gologrammani bir necha bo'laklarga bo'lish mumkin va ularning har biri asl tasvirni to'liq takrorlaydi. Qora chiziqlar shaffof bo'ladigan gologramma nashri va aksincha, asl gologramma bilan bir xil tasvirni yaratadi. (Fotosurat ham, Denisyuk gologrammasi ham bunday xususiyatga ega emas.)
2. Golografik tasvirni tiklash bosqichida kattalashtirish mumkin. Gologramma parallel yorug'lik nuri bilan yozib olinganda va divergent bilan rekonstruksiya qilinsa, tasvir ajralib chiqish burchagiga mutanosib ravishda kattalashtiriladi. (Bu xususiyat rentgen-golografik mikroskoplarda qo'llaniladi)
3. Agar bir plastinada bir nechta gologrammalar turli, lekin ko'p bo'lmagan to'lqin uzunliklari yordamida yozilgan bo'lsa, ularning barchasi mos nurlanish bilan lazerlar yordamida mustaqil ravishda o'qilishi mumkin. Xuddi shu tarzda siz to'liq rangli tasvirni yozib olishingiz mumkin.
4. Gologrammani kompyuter yordamida va hatto qo'lda hisoblash va chizish mumkin. Siz haqiqatda mavjud bo'lmagan narsalarni tasvirlaydigan gologrammalarni yaratishingiz mumkin. Kompyuter uchun ob'ektning shakli va unga tushayotgan yorug'lik to'lqin uzunligini o'rnatish kifoya. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, kompyuter aks ettirilgan nurlarning interferensiyasining rasmini chizadi. Sun'iy gologramma orqali yorug'lik nurini o'tkazib, siz ixtiro qilingan ob'ektning uch o'lchamli tasvirini ko'rishingiz mumkin. Shunday qilib, bir nuqtaning eng oddiy gologrammasini olgan holda Fresnel zonasi plitasini chizish qiyin emas, lekin ob'ekt qanchalik murakkab bo'lsa, bunday sun'iy gologramma shunchalik chalkash bo'ladi.

Gologramma turlari va ularni qo'llash imkoniyatlari

Bir qator texnologik jarayonlarda gologrammalar orqali hosil qilingan haqiqiy tasvirlardan foydalanish mumkin. Gologrammalar kuchli lazer bilan yoritilganda, ishlov berilgan sirtlarga murakkab naqshlar qo'llanilishi mumkin. Xususan, gologrammalar allaqachon mikroelektronik davrlarni kontaktsiz qo'llash uchun ishlatilgan.

Golografik usullarning an'anaviy usullarga nisbatan asosiy afzalliklari - kontakt yoki proyeksiya - katta maydonda amalda aberratsiyasiz (buzilmagan) tasvirga erishishdir. Gologrammaning ruxsat chegarasi yorug'lik to'lqin uzunligining fraktsiyalariga yetishi mumkin.
Gologrammada to'plangan chang zarralari, tirnalgan va boshqa nuqsonlar tasvirga deyarli ta'sir qilmaydi, kontakt yoki proektsiyali fotomaskalar uchun bu nikohga olib keladi.
Gologrammaning texnologiyada qo'llanilishidan yana biri - linza sifatida foydalanish. Tarmoqli panjaralarning fokuslash xususiyatlari uzoq vaqtdan beri ma'lum. Biroq, panjaralardan foydalanish ularni ishlab chiqarishdagi qiyinchiliklar bilan cheklangan edi. Golografik linzalar yordamida shisha ustiga qo'yilgan tantal plyonkasida diametri 14 mkm gacha bo'lgan teshiklar olindi. Golografik panjaralarda ajratish mashinasida kesilgan oddiy panjaralarga xos bo'lgan xatolar yo'q.
Golografiya hodisasi nafaqat elektromagnit to'lqinlar (masalan, yorug'lik), balki mexanik (tovush) uchun ham xarakterlidir.
Shunga ko'ra, gologrammalarning ikkita asosiy turi mavjud: optik va akustik. Amaliyot shuni ko'rsatadiki, ma'lumotni yozishning gologramma usuli nafaqat elektromagnit, balki tovush to'lqinlariga ham tegishli. Kogerent tovush to'lqinlari uzoq vaqtdan beri ma'lum va juda katta ob'ektlar ultratovush bilan "yoritilgan" bo'lishi mumkin. Ovoz va optik golografiyani olish tamoyillari bir xil, faqat yorug'lik intensivligini o'zgartirish o'rniga bosim intensivligi o'lchanadi. Ovoz to'lqinlari yorug'lik uchun shaffof bo'lmagan jismlarga osongina kirib boradi.
Akustik golografiyaning istiqbolli usuli bu yuqori chastotali tovushli suvga ta'sir qilishdir. Bunday holda, suv yuzasida to'lqinlar paydo bo'lib, optik gologrammaning interferentsiya panjarasini almashtiradi. U lazer bilan yoritiladi va tovush to'lqini bilan "yoritilgan" ob'ektning tasviri olinadi. Biroq, shu tarzda olingan tasvir suv yuzasidan uzoqda bo'ladi. U yaqin bo'lishi uchun uni linzalar bilan qaratish kerak. Bundan tashqari, to'lqinlar eng kichik tashqi ta'sir bilan osongina yo'q qilinadi. Bundan tashqari, siz shunchaki to'lqinlarni suratga olishingiz va ularni odatiy tarzda rivojlantirishingiz mumkin. Suv yuzasida yog 'plyonkasini yaratish orqali gologramma sifatini oshirishingiz mumkin. Boshqacha qilib aytganda, akustik golografiya akustik to'lqin maydonining optik analogini yaratishga imkon beradi. Bunday gologrammalar fanning ko'plab sohalarida istiqbolli istiqbollarga ega,
Yorug'lik o'rniga tovushdan foydalanishning qanday afzalliklari bor? Ovozning qattiq va suyuq jismlar bilan o'zaro ta'siri elektromagnit nurlanishning ular bilan o'zaro ta'siridan farq qiladi. Ovoz zich bir hil muhitda sezilarli darajada energiya yo'qotmasdan uzoq masofalarni bosib o'tishi mumkin, ammo interfeys orqali o'tayotganda sezilarli darajada energiya yo'qotadi. Bu yo'qotish chegaradagi aks etish bilan bog'liq. Aksincha, rentgen nurlari kabi elektromagnit nurlanish muhitdan o'tayotganda sezilarli energiyani yo'qotadi, lekin interfeysdagi yo'qotishlar ahamiyatsiz. Shuning uchun tibbiy diagnostikada, buzilmaydigan sinovlarda, suv osti va er osti joylarida faqat ovoz samarali bo'lishi mumkin.
Ultratovush apparatlari tibbiyotda uzoq vaqt davomida qo'llanilgan bo'lib, ular tovush yordamida insonning ichki organlarini ko'rishga imkon beradi. Biroq, shu tarzda olingan tasvir ikki o'lchovli bo'ladi. Va gologrammani ishlatganda - uch o'lchamli.
Golografiya yordamida akustik maydonlarni vizualizatsiya qilish muammosi ham muvaffaqiyatli hal qilinadi, bu katta amaliy ahamiyatga ega. Ovozli golografiyaning mumkin bo'lgan qo'llanilishi: nuqsonlarni aniqlash, dengiz tubining rel'efini o'rganish, ovozli joylashish, ovozli navigatsiya, minerallarni qidirish, er qobig'ining tuzilishini o'rganish va boshqalar. Ultrasonik golografiya tibbiy diagnostika uchun alohida ahamiyatga ega.
Ovozli gologrammalarni ro'yxatdan o'tkazish yozib olish optik qayta tiklash imkonini beradigan tarzda amalga oshiriladi. Buning uchun quyidagi usullar qo'llaniladi: tovush maydonini skanerlash, tovush bosimi ta'sirida suyuqlik yuzasining deformatsiyasi, volumetrik gologramma.
Optik gologrammaning akustikdan ustunligi oddiyroq yozish yuzasida. Fotografik plita va interferentsiya sxemasi silkinishdan va hatto yarmida sinishdan yomonlashmaydi.
Golografiya muhandislar uchun haqiqiy sovg'a bo'ldi: endi ular ba'zan faqat nazariy jihatdan tasvirlangan jarayonlar va hodisalarni tekshirib, yozib olishlari mumkin.
Masalan, turbojetli samolyot dvigatelining pichoqlari ish paytida yuzlab darajagacha qiziydi va deformatsiyalanadi. Bunday holda, uning zaif nuqtasi joylashgan, halokatga tahdid soladigan qismda stress qanday taqsimlanganligini oldindan aniqlash juda qiyin yoki hatto imkonsiz edi. Golografik usullar yordamida bunday tadqiqotlar juda qiyinchiliksiz amalga oshiriladi.
Lazer nuri bilan yoritilgan gologramma olingan paytda qism tomonidan aks ettirilgan yorug'lik to'lqinini qayta tiklaydi va tasvir bu qism bo'lgan joyda paydo bo'ladi. Agar qism joyida qolsa, bir vaqtning o'zida ikkita to'lqin paydo bo'ladi: biri to'g'ridan-to'g'ri ob'ektdan, ikkinchisi gologrammadan keladi. Bu to'lqinlar kogerentdir va xalaqit berishi mumkin. Kuzatish jarayonida ob'ekt deformatsiyaga uchragan taqdirda, uning tasviri o'zgarishlarning tabiatini baholash uchun ishlatiladigan chiziqlar bilan qoplangan.
Zamonaviy texnologlar yangi g'oyaga ega. U lazerning ma'lum bir dasturga muvofiq ish qismidan istalgan shakl va o'lchamdagi qismini "yasarish" qobiliyatiga asoslanadi. Dastur yozish va lazer o'rnatishni o'rnatish zaruratidan xalos bo'lish uchun texnologik lazer ichiga mos yozuvlar qismining gologrammasini kiritish kifoya. Gologrammaning o'zi nurning bunday konfiguratsiyasini va uning intensivligini taqsimlashni "ko'taradi", "kesilgan" qismi standartning aniq nusxasi bo'ladi.
Optik filtrlash yoki naqshni aniqlash deb ataladigan foydali signallarni olishning boshqa, juda o'xshash usuliga e'tibor berish kerak. Shunga o'xshab, siz barmoq izlari (masalan, kriminologiyada) kabi boshqa ko'plab shunga o'xshash tasvirlar orasidan kerakli tasvirlarni qidirishingiz mumkin. Buning uchun standartdan gologramma yasash kerak, so'ngra uni tekshirilayotgan ob'ektdan aks ettirilgan yorug'lik nuri yo'liga qo'yish kerak. Gologramma yorug'likni faqat standartga mutlaqo o'xshash ob'ektdan o'tkazishga imkon beradi va boshqa tasvirlarni "rad etadi". Optik filtrning chiqishidagi yorqin nuqta ob'ekt aniqlanganligi haqidagi signaldir. Shunisi e'tiborga loyiqki, qidiruv juda katta tezlikda amalga oshiriladi, boshqa usullar yordamida erishib bo'lmaydi, chunki u avtomatik ravishda amalga oshirilishi mumkin.
Muzeyning noyob gologrammalari allaqachon odatiy holga aylangan. Hali ham kamdan-kam hollarda bo'lsa-da, hajmli kitob rasmlari paydo bo'la boshlaydi. Shu bilan birga, uch o'lchamli tasvirlarni yaratish qobiliyati san'atda yangi yo'nalishlarni ochadi - tasvirli golografiya va optik dizayn.elektron gologrammali mikroskop
Bentonning kamalak gologrammalari yupqa qatlamli yorug'likka sezgir materiallarda qayd etilgan (qalinligi 20 mkm dan kam) va oq yorug'lik bilan tiklashga imkon beradi, ko'rish burchagi o'zgarishi bilan rangni o'zgartiradi. Bunday gologrammalarmajoziy gologrammalar, turli xil kodlash, markalash, bosma mahsulotlarni bezash elementlari sifatida keng qo'llaniladi va hujjatlar, qimmatli qog'ozlar va tovar belgilarini qalbakilashtirishdan xavfsizlikni oshirish uchun ishlatiladi.
Golografik vosita g'oyasi juda istiqbolli bo'lib, u bir necha gigabayt o'rniga uch o'lchamli substratda lazer nurlari yordamida ma'lumotlarni yozib olishdan iborat bo'lib, bunday muhit CD dan katta bo'lmagan muhitda terabayt ma'lumotlarni saqlashi mumkin. Golografik ma'lumotlar juda yuqori tezlikda o'qilishi mumkin.
Hozirgi vaqtda ushbu qurilmalarning texnologiyasi yetarli darajada ishlab chiqilgan va eng qiyin vazifa axborot tashuvchi moddani tanlashga aylandi. 2001 yil yanvar oyida Lucent ma'lumotlar xavfsizligi va ularga kirish tezligini buzmasdan 1000 tagacha yozish tsikliga bardosh bera oladigan media yaratilishini e'lon qildi. Tashqi tomondan, ommaviy axborot vositalari shaffof kompakt diskga o'xshaydi. Imation ma'lumotlariga ko'ra, birinchi gologramma disklar taxminan 125 Gb ma'lumotni saqlash imkoniyatiga ega bo'ladi va ma'lumotlarni uzatish tezligi 30 Mb / s gacha bo'ladi.
Biroq, golografiya nafaqat amaliy qo'llaniladigan narsa, balki zamonaviy fizikaning muhim tarkibiy qismi, koinotimiz tuzilishini tushunishning mumkin bo'lgan usulidir.
Qattiq disklar kabi qurilmalarning axborot sig'imi yildan-yilga oshib, ularning o'lchamlari kichrayib, kichrayib bormoqda. Qora tuynuklarning xossalarini o'rganish orqali fiziklar ma'lum bir fazoda yoki ma'lum miqdordagi materiyada bo'lishi mumkin bo'lgan axborot miqdori bo'yicha mutlaq chegarani aniqladilar. Tegishli natijalar shuni ko'rsatadiki, biz uchta fazoviy o'lchovga ega deb hisoblagan koinotimiz aslida gologramma kabi ikki o'lchovli sirtga "yozilishi" mumkin.

Xulosa

Golografiya asoschilari bu tushunchani birinchi bo'lib shakllantirgan va "golografiya" atamasini kiritgan golografiya ixtirochisi D. Gabor va Yu.N. Denisyuk uch o'lchovli muhitda golografiyaning kashfiyotchisi va asoschisi bo'lib, uning "uch o'lchovli gologramma" ning kashfiyoti gologramma usulini instrumental optika sohasidan fundamental fizika sohasiga o'tkazdi.
Gologrammaning keng amaliy qo'llanilishi E. Leyt va J. Upatnieks tomonidan boshlangan bo'lib, ular gologrammalarni yozish uchun lazer va interferent nurlarning eksadan tashqari joylashuvidan foydalanganlar.
Bir qator zamonaviy yo'nalishlarga asos solgan tadqiqotlar paydo bo'ldi: raqamli golografiya, dinamik golografiya - golografiya va chiziqli bo'lmagan optikani birlashtirgan yo'nalish, qutblanish golografiyasi, akustik, vizual va boshqalar.
Ommaviy matbuot va ilmiy-fantastik adabiyotlar ko'pincha goloografiyani juda buzilgan, chalg'ituvchi nurda tasvirlaydi. Ko'pincha ular bu usul haqida umumiy noto'g'ri tushuncha yaratadilar. Gologrammani birinchi marta ko'rish juda qiziqarli, ammo uning qanday ishlashini jismoniy tushuntirish ham ta'sirchan emas. Shundan keyingina siz golografiyaning potentsial imkoniyatlarini ham, qo'llash chegaralarini ham - nafaqat bugun, balki kelajakda ham tushunishni boshlaysiz.
Golografiya zamonaviy fan va texnologiyaning juda muhim sohasidir. U maishiy maqsadlarda ham (ko‘ngilochar, 3D kameralar) ham, fanning turli sohalarida ham qo‘llanilishi mumkin: tibbiyotdan (jarrohlik aralashuvisiz ichini o‘rganish) fizikagacha (Olam tuzilishiga oydinlik kirituvchi nazariyani yaratish). Hozirda golografiyaning to'liq salohiyati ochib berilmagan, ammo katta istiqbollar vaqt o'tishi bilan ushbu qiziqarli mavzuni rivojlantirishga ko'plab olimlar va investorlarni jalb qiladi.
Ko'pgina tadqiqotchilarning birgalikdagi sa'y-harakatlari uch o'lchovli gologrammalarning xususiyatlari haqida bir qator ma'lumotlar va faktlarni to'plash imkonini berdi. Bularning orqasida, bir qarashda, bir-biridan farq qiladigan faktlar, ularning asosida yotgan yagona tabiat hodisasi juda aniq ko'rinadi. Ma'lum bo'lishicha, intensivlik to'lqinlarining moddiylashtirilgan uch o'lchovli tasviri to'lqin maydonini barcha parametrlari - amplitudasi, fazasi, spektral tarkibi, qutblanish holati va hatto vaqt o'tishi bilan ushbu parametrlarning o'zgarishi bilan ko'paytirishga qodir.
Xulosa sifatida shuni ham ta'kidlash kerakki, gologramma proyeksiyalash usullari bilan hal qilinadigan bir qator amaliy masalalar bilan bir qatorda, gologramma usullari bilan hal etish kelajakning vazifasi bo'lgan bir qator masalalar ham mavjud. Bu, asosan, ushbu hodisaning umumiy manzarasi hali ham to'liq emasligi bilan bog'liq. Va bu erda gap shundaki, biz bir qator hollarda gologrammalarning ayrim turlarini ko'rsatish xususiyatlari to'plamini to'liq bilmaymiz. Gologrammalarning yangi kutilmagan optik xususiyatlari kashf etilishiga ishonish uchun barcha asoslar mavjud. Rezonans va qutblanish muhitidan foydalanish to‘lqin maydonlarining vaqtinchalik va qutblanish xarakteristikalarini qayd etish imkoniyatini ochib berganidek, o‘ziga xos xususiyatlarga ega yorug‘likka sezgir materiallardan foydalanganda bir qancha yangi effektlar ochilishi juda katta ehtimol. Va nihoyat,
Allbest.ru saytida joylashgan