Набір технологій для точного запису, відтворення і переформатування хвильових полів. Це спосіб одержання об'ємних зображень предметів на фотопластинці

Скачати 287.27 Kb.

Назва	Набір технологій для точного запису, відтворення і переформатування хвильових полів. Це спосіб одержання об'ємних зображень предметів на фотопластинці
Сторінка	1/3
Дата	19.04.2013
Розмір	287.27 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3

43, Голографія — набір технологій для точного запису, відтворення і переформатування хвильових полів. Це - спосіб одержання об'ємних зображень предметів на фотопластинці (голограми) за допомогою когерентного випромінювання лазера. Голограма фіксує не саме зображення предмета, а структуру відбитої від нього світлової хвилі (її амплітуду та фазу).

Ідеї, які лежать в основі голографії, були висловлені в 1947 р. англійським фізиком Д. Табором. Однак Табору не вдалось одержати якісного зображення внаслідок цілого ряду технічних труднощей, головна з яких полягала у відсутності потужних когерентних джерел світла. І тільки після появи лазерів у 1962 році американські дослідники Е. Лейт і Ю. Упатніекс одержали перші якісні голограми тривимірних об'єктів.

Отже, в голографії використовується не тільки інтенсивність хвилі, але також фазові співвідношення. Голографія грунтується на явищах інтерференції і дифракції. Для спостереження інтерференційної картини необхідно мати дві когерентні хвилі.

Нехай це будуть

Результуюча амплітуда при складанні двох хвиль у деякій точці простору залежить від амплітуд А₁ та А₂ і від різниці фаз хвиль:

,

де

– різниця фаз, а

– різниця ходу.

Голографія теж здійснюється за допомогою двох когерентних хвиль: одна хвиля йде від предмета і несе інформацію про предмет (амплітуда, фаза) – це предметна хвиля. Друга хвиля є опорною і призначена вона для створення інтерференційної картини. Предметна і опорна хвилі утворюються з однієї хвилі шляхом розділення на дві частини. Джерелом когерентного випромінювання служить лазер. Ці дві хвилі з різних боків потрапляють на фотопластинку, утворюючи в ній "стоячі хвилі" – систему максимумів і мінімумів (вузлів і пучностей). Світло обох пучків інтерферує, створюючи на пластинці чергування дуже вузьких темних і світлих смуг - інтерференційну картину.

Для того, щоб зрозуміти, як одержується голографічне
зображення, розглянемо голографування сферичної хвилі. Нехай від точкового джерела Б сферична хвиля (в даному випадку – предметна хвиля) направляється через напівпрозоре дзеркало Д, на фотопластинку Ф. Іншим шляхом за допомогою лінзи Л і системи дзеркал Д₂ , Д₃ на фотопластинку направляється також плоска хвиля (опорна). Очевидно, що інтерференційна картина буде являти собою систему концентричних кіл максимумів і мінімумів.
Проявлена і зафіксована фотопластинка є голограмою записаної на ній хвильової поверхні і являє собою по суті складну дифракційну решітку. І якщо тепер цю голограму Г помістити на місце фотопластинки освітити опорною, тобто в даному випадку плоскою хвилею, то відбудеться дифракція променів з центральним (

) і бічними (

) максимумами. Перетин дифрагованих променів, які відповідають

, дасть зображення джерела

. Причому, таких зображень буде два – дійсне

і уявне

.

Уявне зображення

співпадає з предметом і є подібним до нього (промені розходяться). Дійсне ж зображення (

) – псевдоскопічне, оскільки промені в точці

збігаються.

Інтерференційна картина фіксується на фотопластинці Ф і являє собою складну систему максимумів і мінімумів. Тобто, проявлена фотопластинка є своєрідною дифракційною граткою і називається вона голограмою. В даному випадку це тонкошарова голограма.

Голограма містить у собі запис хвильового поля предмета, яке можна відновити. Для цього треба поставити голограму на місце фотопластинки і освітити її опорним пучком. Тоді в результаті дифракції виникають дійсне і уявне зображення. Дійсне зображення псевдоскопічне, а уявне співпадає з положенням предмета і відповідає йому, тобто воно є об'ємним.

Важливою особливістю голограм є та обставина, що кожна мала ділянка голограми містить інформацію про весь предмет. Якщо голограму розколоти на декілька кусків, то кожен із них дає таку ж картину, що й уся голограма, хоча з меншою чіткістю.

Якщо товщина світлочутливого шару істотно більша від ширини інтерференційної смуги (або від довжини хвилі), то можна утворити об'ємну дифракційну гратку. Це робиться за допомогою когерентних предметної і опорної хвиль, які поширюються назустріч одна одній. Інтерференційна картина в цьому випадку являє собою систему площин із вузлів і пучностей ("стоячі хвилі"), які знаходяться на відстані /2 у товщі емульсії, і містить інформацію про предмет.

Проявлена фотопластинка – голограма – являє собою тривимірну дифракційну гратку з напівпрозорими шарами металічного срібла. Якщо потім таку голограму освітити опорною хвилею, то відбиті від шарів срібла когерентні світлові хвилі взаємно підсилюються і дають зображення об'єкта. Причому, відновлення хвильового фронту відбудеться тільки в тому випадку, якщо воно здійснюється при тій же довжині хвилі, при якій робився запис на фотопластинку. Ця обставина дає можливість для відтворення зображення використовувати джерела із суцільним спектром довжин хвиль. Голограма сама "вибирає" із спектра саме ту довжину хвилі, при якій відбувався запис зображення. Тобто, голограма діє як інтерференційний фільтр, що дає можливість створити кольорову голографію.

44.Поляризація світла при відбиванні та заломленні світла

на межі поділу двох діелектриків.

Якщо природне світло падає на межу поділу двох діелектриків (наприклад, повітря і скло), то частина його відбивається, а частина заломлюється в другому середовищі. Якщо на шляху відбитого і заломленого променів поставити аналізатор (наприклад, турмалін), то можна виявити, що відбитий і заломлений промені частково поляризовані: при обертанні аналізатора навколо променів інтенсивність світла періодично підсилюється і слабне (повного гасіння не спостерігають). Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання, які перпендикулярні до площини падіння (на рис.20 позначені крапками), а у заломленому промені – коливання, паралельні площині падіння (на рис.20 позначені стрілками).

Ступінь поляризації ( ступінь виділення світлових хвиль з означеною орієнтацією електричного і магнітного векторів) залежить від кута падіння променів і показників заломлення речовин.

Шотландський фізик Д Брюстер встановив закон, згідно з яким при куті падіння ίВ (кут Брюстера), що визначається співвідношенням:

tg ίB = n21

(n21 – показник заломлення другого середовища відносно першого), відбитий промінь буде плоскополяризованим (тобто буде мати тільки коливання , перпендикулярні до площини падіння). Заломлене світло при куті падіння ίВ поляризується максимально, але не повністю.

http://ua.textreferat.com/images/referats/220/image004.gif

Рис.20

Якщо світло падає на межу розподілу під кутом Брюстера, то напрями поширення відбитої і заломленої хвиль взаємно перпендикулярні

(tg ίB = sin ίB/cos ίB, n21 = sin ίB/sin ί2, де ί2 – кут заломлення, звідки cos ίB= sin ί2 . Отже, ίB + ί2 = π/2, але ίB = ί΄B (закон відбиття), тому ί΄B+ ί2 = π/2).

Ступінь поляризації заломленого світла може бути значно більшим завдяки багаторазовим заломленням при умові падіння світла кожен раз на межу розподілу під кутом Брюстера.
45.Отримання лінійно-поляризованого світла

Терміном поляризація світла описується просторова орієнтація електричної складовоїелектромагнітної хвилі - вектора напруженості електричного поля.

Проекційна картина повністю поляризованого світла у загальному випадку має вигляд еліпса з правим або лівим напрямком обертання вектора Е у часі. Таке світло називається еліптично поляризованим.

Найбільш цікавими є граничні випадки еліптичної поляризації – лінійна ( плоска ), коли еліпс поляризації вироджується у відрізок прямої лінії, та циркулярна (колова ),коли еліпс поляризації є колом. У першому випадку світло називають лінійно поляризованим, а у другому – циркулярно поляризованим.
Лінійна поляризація

Якщо фази φ_x і φ_y збігаються, то для хвилі в будь-який момент часу виконується співвідношення

$\frac{e_x}{e_y} = \frac{e_{0x}}{e_{0y}} = \text{const}$ .

Тобто, у цьому випадку E_x і E_y зв'язані лінійним співвдіношенням. Така поляризація електромагнітної хвилі називається лінійною поляризацією.

До цього випадку відносяться також хвилі для яких E₀_x = 0 або E₀_y = 0. Будь-яку лінійно-поляризовану хвилю можна звести одного із цих двох випадків, вибравши відповідним чином напрям осей x та y.
Відбивання під кутом Брюстера дає змогу отримати лінійно поляризоване світло, однак його інтенсивність невелика і для скла (n = 1,5)дорівнює близько 15 %, тобто основна його частина поширюється у напрямку заломлення хвилі, яка поляризована не повністю. Для збільшення ступеня поляризацій заломлених хвиль їх треба пропустити крізь стопу скляних пластинок.
46.Геометричні аберації оптичних систем

Аберáція (лат. aberratio — відхилення) — дефект, похибка зображення в оптичних системах. Аберація оптичних систем проявляється в тому, що зображення втрачають чіткість і не точно відповідають зображуваним об'єктам.

Найпоширенішими є геометричні аберації.

Геометричні аберації - перекручування зображень, що виникають унаслідок використання широких пучків світла (сферична аберація, кома) чи пучків світла, що падають похило до головної оптичної осі системи (астигматизм, дисторсія, викривлення зображення). Геометричні аберації характеризують недосконалість оптичної системи в монохроматичному світлі.

Види:

сферична аберація — дефект зображення, при якому промені, що проходять поблизу оптичної осі системи і промені, що проходять на віддалі від оптичної осі не збираються в одну точку;

кома — аберація, що виникає при косому проходженні променів через оптичну систему;

астигматизм — виникає при проходженні через систему хвилі із сферичним хвильовим фронтом, у випадку, коли пучки променів з однієї точки не перетинаються в одній точці а розташовуються в двох взаємно перпендикулярних відрізках;

дисторсія — аберація, що призводить до геометричної невідповідності між об'єктом та його зображенням.

47. Дифракційна гратка її характеристики

Дифракційна решітка — оптичний елемент з періодичною структурою, здатний впливати на поширення світлових хвиль так, що енергія хвилі, яка пройшла через ґратку, зосереджується в певних напрямках. Напрямки поширення цих пучків залежать від періоду ґратки тадовжини світлових хвиль, тобто дифракційна ґратка працює як дисперсійний елемент. Монохроматичний світловий пучок, що падає на ґратку, теж розділиться на декілька пучків, які поширюються в різних напрямках. Дифракційні ґратки широко застосовуються умонохроматорах і спектрометрах.

Рівняння дифракційної ґратки:

$d \left( \sin{\theta_m(\lambda)} + \sin{\theta_i} \right) = m \lambda$ ,

Із цього рівняння випливає, що кут дифракції залежить від довжини хвилі світла. Отже, якщо на ґратку падатиме біле світло, то воно розкладатиметься ґраткою у спектр.

Першу дифракційну ґратку було виготовленоДевідом Ріттенхаусом .

Розрізняють амплітудні,фазові та амплітудно-фазові гратки. Амплітудні гратки як правило є тонкими. Фазові та амплітудно-фазові гратки можуть бути об’ємними або рельєфними. Залежно від товщини плівки об’ємні гратки можуть називатись тонкими(типу Рамана-Ната,) або товстими(Брегга). Рельєфні гратки з періодичною модуляцією рельєфу поверхні розділу двох середовищ класифікуються за профілем штрихів на синусоїдальні, прямокутні, трапецеїдальні, трикутні та з невизначеним профілем. Якщо профіль штрихів є симетричним, то така ґратка називається граткою із симетричним профілем штрихів, в іншому випадку дифракційна ґратка називаєтьсяконцентруючою.

Залежно від режиму роботи: пропускаючі та відбиваючі .

За методом виготовлення:механічно-нарізні, голографічні і літографічні.

За формою поверхні : плоскі та вігнуті.

Залежно від застосування : об’ємного типу (використ.у дзеркально-лінзових системах), та хвилевідного типу( сформовані на поверхні або в об’ємі оптичного хвилеводу).

Волоконні гратки = фазові гратки у серцевині оптичного волокна).

характеристики
Однією з характеристик дифракційної решітки є кутовадисперсія. Припустимо, що максимум будь-якого порядку спостерігається під кутом φ для довжини хвилі λ і під кутом φ +Δφ - для довжини хвилі λ + Δλ. Кутовий дисперсією решіткиназивається відношення D = Δφ / Δλ. Таким чином, кутова дисперсія збільшується зі зменшеннямперіоду решітки d і зростанням порядку спектру k.

1 2 3

Схожі:

Створення нової бази даних. Структура таблиці. Типи полів та їхні властивості Структура таблиці — це структура запису, тобто сукупність назв полів, їхніх типів та властивостей, визначених користувачем під час...	Конспект уроку з інформатики Конструювання інтерфейсу користувача.... Конструювання інтерфейсу користувача. Надання значень властивостям елементів керування. Відтворення на формах зображень. Практична...
Урок №34 Тема. Квадратний корінь з числа. Арифметичний квадратний корінь «означення арифметичного квадратного кореня з невід'ємного числа» та розуміння співвідношення між цими поняттями; сформувати в учнів...	Завадський І. О. та ін. Інформатика: 9 кл.: Підруч для загальноосвіт... Тема. Багатошарові зображення, керування розміщенням об’єктів за шарами. Додавання тексту до графічних зображень та його форматування....
Презентація повинна складатися з наступних розділів Роботу з текстом (оптимальність підбору кількості і параметрів тексту на слайдах, грамотність, раціональне використання текстових...	Завадський І. О. та ін. Інформатика: 9 кл.: Підруч для загальноосвіт... Тема. Джерела й параметри растрових зображень. Поняття про роздільну здатність, глибину кольору та їх зв’язок з якістю растрових...
НАСЛІДКИ неприйняття національної політики з корпоративної соціальної... Забороняється відтворення та використання будь-якої частини цієї публікації у будь-якому форматі, включаючи графічний, електронний,...	Досвіду: «Інноваційні технологій навчання у розвитку творчих здібностей... Апробовано спосіб інтеграції деяких сучасних технологій навчання у розвитку творчої особистості учня на уроках фортепіано
Уроку: Навчальна Тема уроку: Джерела й параметри растрових зображень. Поняття про роздільну здатність, глибину кольору та їх зв'язок з якістю растрових...	9. ФІНАНСОВЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВІДТВОРЕННЯ ОСНОВНИХ ЗАСОБІВ Ключові терміни й поняття: ОСНОВНІ ЗАСОБИ, ОСНОВНІ ФОНДИ, АМОРТИЗАЦІЯ, ЗНОС, ВІДТВОРЕННЯ, КАПІТАЛЬНІ ВКЛАДЕННЯ, САМОФІНАНСУВАННЯ,...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання