Голографиялық кескін бүгінде көбірек қолданылуда. Кейбіреулер тіпті ол бізге белгілі байланыс құралдарын алмастыра алады деп есептейді. Ұнады ма, жоқ па, бірақ қазір ол әртүрлі салаларда белсенді түрде қолданылады. Мысалы, голографиялық стикерлер бәрімізге таныс. Көптеген өндірушілер оларды контрафактіліктен қорғау құралы ретінде пайдаланады. Төмендегі фотода голографиялық стикерлердің кейбірі көрсетілген. Оларды пайдалану тауарларды немесе құжаттарды жалғандықтан қорғаудың өте тиімді әдісі болып табылады.
Голографияның зерттелу тарихы
Сәулелердің сынуы нәтижесінде пайда болатын үш өлшемді кескін салыстырмалы түрде жақында зерттеле бастады. Дегенмен, оны зерттеу тарихының бар екендігі туралы қазірдің өзінде айтуға болады. Голографияны алғаш рет 1948 жылы ағылшын ғалымы Деннис Габор анықтады. Бұл жаңалық өте маңызды болды, бірақ оның сол кездегі зор маңызы әлі анық болған жоқ. 1950 жылдары жұмыс істеген зерттеушілер голографияның дамуы үшін өте маңызды қасиет болып табылатын когерентті жарық көзінің болмауынан зардап шекті. Бірінші лазер1960 жылы жасалған. Бұл құрылғының көмегімен жеткілікті когерентті жарық алуға болады. Оны американдық ғалымдар Юрис Упатниекс пен Иммет Лейт алғашқы голограммаларды жасау үшін пайдаланды. Олардың көмегімен заттардың үш өлшемді кескіндері алынды.
Кейінгі жылдары зерттеулер жалғасты. Содан бері голография ұғымын зерттейтін жүздеген ғылыми еңбектер жарық көрді және әдіс бойынша көптеген кітаптар жарық көрді. Бірақ бұл шығармалар жалпы оқырманға емес, мамандарға арналған. Бұл мақалада біз барлығын қолжетімді тілде айтуға тырысамыз.
Голография дегеніміз не
Келесі анықтаманы ұсынуға болады: голография – лазер көмегімен алынған үш өлшемді фотосурет. Дегенмен, бұл анықтама толығымен қанағаттанарлық емес, өйткені үш өлшемді фотосуреттің көптеген басқа түрлері бар. Соған қарамастан, ол ең маңыздысын көрсетеді: голография - бұл объектінің сыртқы түрін «жазуға» мүмкіндік беретін техникалық әдіс; оның көмегімен нақты нысанға ұқсайтын үш өлшемді кескін алынады; оның дамуында лазерлерді қолдану шешуші рөл атқарды.
Голография және оның қолданбалары
Голографияны зерттеу кәдімгі фотосуретке қатысты көптеген мәселелерді түсіндіруге мүмкіндік береді. Бейнелеу өнері ретінде үш өлшемді бейнелеу тіпті соңғысына да қарсы тұруы мүмкін, өйткені ол айналаңыздағы әлемді дәлірек және дұрыс көрсетуге мүмкіндік береді.
Ғалымдар кейде адамзат тарихындағы дәуірлерді құралдар арқылы бөліп көрсетедібелгілі бір ғасырларда белгілі болған байланыстар. Мысалы, Ежелгі Египетте болған иероглифтер туралы, 1450 жылы баспа машинасының өнертабысы туралы айтуға болады. Біздің заманымызда байқалған технологиялық прогреске байланысты теледидар мен телефон сияқты жаңа байланыс құралдары басым орын алды. Голографиялық принцип оны бұқаралық ақпарат құралдарында қолдану кезінде әлі қалыптасу кезеңінде болса да, оған негізделген құрылғылар болашақта бізге белгілі байланыс құралдарын алмастыра алады немесе, ең болмағанда, олардың қолданылу аясын кеңейтеді деуге негіз бар. ауқым.
Ғылыми-фантастикалық әдебиеттер мен негізгі басылымдар голографияны жиі дұрыс емес, бұрмаланған жарықта көрсетеді. Олар бұл әдіс туралы жиі қате пікір тудырады. Алғаш рет көрiнген көлемдi бейне таң қалдырады. Дегенмен, оның құрылғысының принципінің физикалық түсіндірмесі әсерлі.
Кедергі үлгісі
Заттарды көру қабілеті олардан сынған немесе олардан шағылысқан жарық толқындарының көзімізге түсуіне негізделген. Кейбір заттан шағылған жарық толқындары осы нысанның пішініне сәйкес келетін толқындық фронттың пішінімен сипатталады. Қараңғы және ашық жолақтардың (немесе сызықтардың) үлгісі кедергі жасайтын когерентті жарық толқындарының екі тобымен жасалады. Осылайша көлемдік голография пайда болады. Бұл жағдайда бұл жолақтар әрбір нақты жағдайда бір-бірімен әрекеттесетін толқындардың толқындық фронттарының пішініне ғана тәуелді комбинацияны құрайды. Мұндайсурет интерференция деп аталады. Оны, мысалы, толқындық кедергі байқалатын жерге қойылса, фотопластинаға бекітуге болады.
Голограммалардың алуан түрі
Объектіден шағылысқан толқындық фронтты жазуға (тіркеуге), содан кейін бақылаушыға ол нақты нысанды көріп тұрғандай болып көрінетіндей етіп қалпына келтіруге мүмкіндік беретін әдіс және голография. Бұл нәтиже алынған кескіннің нақты нысан сияқты үш өлшемді болуына байланысты әсер.
Голограммалардың көптеген түрлері бар, оларды шатастыруға болады. Белгілі бір түрді бір мағыналы анықтау үшін төрт немесе тіпті бес сын есімді қолдану керек. Олардың барлық жиынтығынан біз қазіргі голографияда қолданылатын негізгі сыныптарды ғана қарастырамыз. Дегенмен, алдымен дифракция сияқты толқындық құбылыс туралы аздап айту керек. Ол бізге толқындық фронтты салуға (дәлірек айтқанда, қайта құруға) мүмкіндік береді.
Дифракция
Егер кез келген зат жарық жолында болса, ол көлеңке түсіреді. Жарық бұл нысанның айналасында иіліп, көлеңкелі аймаққа жартылай енеді. Бұл әсер дифракция деп аталады. Ол жарықтың толқындық табиғатымен түсіндіріледі, бірақ оны қатаң түрде түсіндіру өте қиын.
Жарық өте кішкентай бұрышта ғана көлеңке аймағына енеді, сондықтан біз оны әрең байқаймыз. Алайда, оның жолында арақашықтығы жарықтың бірнеше толқын ұзындығын құрайтын көптеген кішкентай кедергілер болса, бұл әсер айтарлықтай байқалады.
Егер толқындық фронттың құлауы үлкен бір кедергіге түссе, оның сәйкес бөлігі «түсіп кетеді», бұл осы толқындық фронттың қалған аймағына іс жүзінде әсер етпейді. Егер оның жолында көптеген ұсақ кедергілер болса, ол дифракция нәтижесінде өзгереді, осылайша кедергінің артында таралатын жарық сапалы түрде басқа толқындық фронтқа ие болады.
Трансформацияның күшті болғаны сонша, жарық тіпті басқа бағытта тарай бастайды. Дифракция бастапқы толқындық фронтты мүлдем басқаға айналдыруға мүмкіндік береді екен. Осылайша, дифракция - бұл жаңа толқындық фронтты алатын механизм. Оны жоғарыда аталған жолмен қалыптастыратын құрылғы дифракциялық тор деп аталады. Бұл туралы толығырақ сөйлесейік.
Дифракциялық тор
Бұл жұқа түзу параллель штрихтары (сызықтары) бар шағын пластина. Олар бір-бірінен миллиметрдің жүзден, тіпті мыңнан бір бөлігімен бөлінген. Егер лазер сәулесі жолында бірнеше бұлдыр күңгірт және ашық жолақтардан тұратын торды кездестірсе не болады? Оның бір бөлігі тікелей тордан өтеді, ал бір бөлігі иіледі. Осылайша, тордан бастапқы сәулеге белгілі бір бұрышпен шығатын және оның екі жағында орналасқан екі жаңа арқалық пайда болады. Егер бір лазер сәулесінде, мысалы, жалпақ толқынды фронт болса, оның бүйірлерінде пайда болған екі жаңа сәуленің де жалпақ толқынды фронттары болады. Осылайша, өтудифракциялық торлы лазер сәулесі, біз екі жаңа толқындық фронтты (жалпақ) қалыптастырамыз. Шамасы, дифракциялық торды голограмманың ең қарапайым мысалы ретінде қарастыруға болады.
Голограмманы тіркеу
Голографияның негізгі принциптеріне кіріспе екі жазық толқындық фронтты зерттеуден басталуы керек. Өзара әрекеттесе отырып, олар экранмен бір жерде орналасқан фотопластинаға жазылатын интерференция үлгісін құрайды. Голографиядағы процестің бұл кезеңі (бірінші) голограмманы жазу (немесе тіркеу) деп аталады.
Суретті қалпына келтіру
Жазық толқындардың бірі А, ал екіншісі В деп есептейміз. А толқыны тірек толқын деп, ал В нысан толқыны деп аталады, яғни кескіні бекітілген объектіден шағылысқан.. Ол анықтамалық толқыннан ешқандай айырмашылығы болмауы мүмкін. Дегенмен, үш өлшемді нақты нысанның голограммасын жасау кезінде нысаннан шағылған жарықтың әлдеқайда күрделі толқындық фронты пайда болады.
Фотопленкада берілген интерференция үлгісі (яғни дифракциялық тордың кескіні) голограмма болып табылады. Ол анықтамалық бастапқы сәуленің жолына орналастырылуы мүмкін (жалпақ толқынды фронты бар лазер сәулесінің шоғы). Бұл жағдайда екі жақтан 2 жаңа толқындық фронт түзіледі. Олардың біріншісі - В толқынымен бір бағытта таралатын нысан толқынының фронтының дәл көшірмесі. Жоғарыдағы кезең кескінді қайта құру деп аталады.
Голографиялық процесс
Екі жасаған кедергі үлгісіжазық когерентті толқындар, оны фотопластинаға түсіргеннен кейін, бұл толқындардың біреуі жарықтандырылған жағдайда басқа жазық толқынды қалпына келтіруге мүмкіндік беретін құрылғы. Демек, голографиялық процесс келесі кезеңдерден тұрады: голограмма түріндегі толқындық объектінің фронтын тіркеу және кейіннен «сақтау» (кедергілер үлгісі) және оны эталондық толқын голограмма арқылы өткен кез келген уақыттан кейін қалпына келтіру.
Объективті толқын фронты шын мәнінде кез келген нәрсе болуы мүмкін. Мысалы, ол қандай да бір нақты объектіден шағылысуы мүмкін, егер бір уақытта ол анықтамалық толқынға когерентті болса. Когеренттілігі бар кез келген екі толқындық фронт арқылы құрылған интерференциялық үлгі дифракцияның арқасында осы фронттардың біреуін екіншісіне түрлендіруге мүмкіндік беретін құрылғы болып табылады. Дәл осы жерде голография сияқты құбылыстың кілті жасырылған. Бұл мүлікті алғаш ашқан Деннис Габор болды.
Голограмма арқылы жасалған кескінді бақылау
Біздің заманымызда голограммаларды оқу үшін арнайы құрылғы, голографиялық проектор қолданыла бастады. Ол кескінді 2D-ден 3D-ге түрлендіруге мүмкіндік береді. Дегенмен, қарапайым голограммаларды көру үшін голографиялық проектор мүлдем қажет емес. Мұндай кескіндерді қалай көруге болатыны туралы қысқаша сөйлесейік.
Ең қарапайым голограммадан жасалған кескінді байқау үшін оны көзден шамамен 1 метр қашықтықта орналастыру керек. Дифракциялық тор арқылы одан жазық толқындар (қайта құрастырылған) шығатын бағытта қарау керек. Бақылаушының көзіне жазық толқындар түсетіндіктен, голографиялық кескін де тегіс болады. Ол бізге сәйкес лазерлік сәулеленумен бірдей түске ие жарықпен біркелкі жарықтандырылған «соқыр қабырға» сияқты көрінеді. Бұл «қабырға» нақты белгілерден айырылғандықтан, оның қаншалықты алыс екенін анықтау мүмкін емес. Сіз шексіздікте орналасқан ұзартылған қабырғаға қарап отырған сияқтысыз, бірақ сонымен бірге сіз оның кішкене «терезе», яғни голограмма арқылы көруге болатын бір бөлігін ғана көресіз. Демек, голограмма - біз назар аударуға тұрарлық ештеңені байқамайтын біркелкі жарықты бет.
Дифракциялық тор (голограмма) бірнеше қарапайым әсерлерді байқауға мүмкіндік береді. Оларды голограммалардың басқа түрлерімен де көрсетуге болады. Дифракциялық тордан өтіп, жарық шоғы бөлінеді, екі жаңа сәуле пайда болады. Лазерлік сәулелерді кез келген дифракциялық торды жарықтандыру үшін пайдалануға болады. Бұл жағдайда сәуле түсіру кезінде қолданылғаннан түсі бойынша ерекшеленуі керек. Түс сәулесінің иілу бұрышы оның түсі қандай болатынына байланысты. Егер ол қызыл болса (ең ұзын толқын ұзындығы), онда мұндай сәуле ең қысқа толқын ұзындығы бар көк сәулеге қарағанда үлкенірек бұрышта иілген.
Дифракциялық тор арқылы барлық түстердің қоспасын, яғни ақ түсті өткізіп жіберуге болады. Бұл жағдайда бұл голограмманың әрбір түсті құрамдас бөлігі өз бұрышында бүгілген. Шығару спектрі болып табыладыпризма арқылы жасалғанға ұқсас.
Дифракциялық тор штрихты орналастыру
Сәулелердің иілісі байқалатындай дифракциялық тордың штрихтарын бір-біріне өте жақын етіп жасау керек. Мысалы, қызыл сәулені 20 ° иілу үшін соққылар арасындағы қашықтық 0,002 мм-ден аспауы керек. Егер олар жақынырақ орналасса, жарық сәулесі одан да көп майыстыра бастайды. Бұл торды «жазып алу» үшін осындай ұсақ бөлшектерді тіркеуге қабілетті фотопластинка қажет. Бұған қоса, пластина экспозиция кезінде де, тіркеу кезінде де толығымен қозғалмауы керек.
Сурет ең кішкентай қозғалыстың өзінде айтарлықтай бұлыңғыр болуы мүмкін, сондықтан ол мүлдем ажыратылмайтын болады. Бұл жағдайда біз интерференция үлгісін емес, оның бүкіл бетінде біркелкі қара немесе сұр шыны пластинаны көреміз. Әрине, бұл жағдайда дифракциялық тор арқылы жасалған дифракциялық әсерлер қайта шығарылмайды.
Трансмиссия және шағылыстыратын голограммалар
Біз қарастырған дифракциялық торды өткізгіш деп атайды, өйткені ол арқылы өтетін жарықта әрекет етеді. Тор сызықтарын мөлдір пластинаға емес, айна бетіне түсірсек, шағылыстыратын дифракциялық торды аламыз. Ол әртүрлі бұрыштардан жарықтың әртүрлі түстерін көрсетеді. Тиісінше, голограммалардың екі үлкен класы бар - шағылысатын және трансмиссивті. Біріншісі шағылысқан жарықта, ал екіншісі өткен жарықта байқалады.
