Голография

Голография - метод записи и восстановления изображения, основанный на интерференции и дифракции волн.

Световой поток может нести определенную информацию. Простейшим примером записи (кодирования) информации, имеющейся в световом потоке является фотография.

Рассматривание фотографии есть процесс декодирования, восстановления сведений об исходном сфотографированном объекте. Однако эти сведения (информация) об объекте значительно беднее тех, которые мы получаем прямым путём, рассматривая оригинал. Мы теряем цвет (в черно-белой фотографии) и объёмность. Это происходит потому, что для записи информации в фотографии используется только одно свойство волны - её амплитуда, различная для разных точек фотографического изображения.

Для записи информации об объекте уже давно пользуются и другим свойством волны - её фазой . Этот вид информации широко применяется в интерференции , например для определения углового расстояния между двумя близко расположенными звездами, показателя преломления вещества, для изучения структуры спектров различных веществ и др.

Имеется еще и третий способ записи сведений об объекте. Он основан на разложении света в спектр. Иногда говорят, что спектрограмма - это паспорт исследуемого вещества.

А нельзя ли получить более богатые сведения об оригинале, использовав хотя бы два параметра световой волны? Английский физик Д.Габор в 1947 году предложил изменить для записи информации одновременно амплитуды и фазы волны. К сожалению, в то время его идея не была реализована на практике, так как отсутствовали хорошие когерентные источники света, необходимые для получения голограмм.

Первые голограммы удалось записать в 1962 году советскому ученому Ю.Н.Денисюку. Через год для этой цели американские ученые Э.Лейт и Ю.Упатыниекс использовали лазер. С тех пор голография бурно развивается.

После проявления пластинки на ней видна какая-то “муть” - странные полосы, хаотически расположенные линии. В действительности это интерференционная картина, в которой закодированы свойства луча 6 (и тем самым предмета 5). При этом зарегистрировано пространственное распределение амплитуд и фаз световых волн.

Проявленная пластинка 7 и называется голограммой. Если теперь убрать предмет 5 и наблюдать (глазом) сквозь голограмму в направлении 8, то в том же месте где был предмет 5, мы увидим его восстановленное изображение. Изображение объёмно, на него можно посмотреть и справа, и слева.

Крупный шаг в развитии голографии был сделан Ю.Н.Денисюком. Он предложил создать голограммы, в которых, кроме распределения амплитуд и фаз, было бы зарегистрировано распределение длин волн. Сделать это оказалось возможным путём использования толстых фотографических слоёв. В результате для каждой длины записывается своя одноцветная голограмма. При восстановлении голограммы с помощью источника белого света получается цветное объёмное изображение.

Любая, даже малая, часть голограммы содержит полную информацию об объекте. Объясняется это тем, что в любую точку голограммы попадает свет от всех точек объекта. Поэтому, если голограмму расколоть на части, то каждая из них позволит получить представление обо всём объекте. Правда с уменьшением размеров куска голограммы качество изображения ухудшается.

Наряду с оптической голографией все большее расположение получают голографические методы, использующие неэлектромагнитные волны. Например, акустическая голография.

Для создания голограммы используются два когерентных пучка акустических волн (один - опорный, другой - предметный), которые складываются на границе раздела двух сред (вода - воздух). Получаемая фазовая акустическая голограмма фотографируется обычным способом.

Особенно многообещающи ультразвуковые акустические голограммы, так как они позволяют получить высококачественные изображения человеческого тела, показывающие структуру мягких тканей, органов и сосудов, то есть дают врачу новую клиническую информацию.