Die holografiese beeld word vandag toenemend gebruik. Sommige glo selfs dat dit uiteindelik die kommunikasiemiddele wat aan ons bekend is, kan vervang. Hou daarvan of nie, maar nou word dit aktief in 'n verskeidenheid industrieë gebruik. Ons is byvoorbeeld almal vertroud met holografiese plakkers. Baie vervaardigers gebruik dit as 'n middel van beskerming teen vervalsing. Die foto hieronder wys sommige van die holografiese plakkers. Die gebruik daarvan is 'n baie effektiewe manier om goedere of dokumente teen vervalsing te beskerm.
Geskiedenis van die studie van holografie
Die driedimensionele beeld wat voortspruit uit die breking van strale het betreklik onlangs begin bestudeer word. Ons kan egter reeds praat oor die bestaan van 'n geskiedenis van sy studie. Dennis Gabor, 'n Engelse wetenskaplike, het holografie vir die eerste keer in 1948 gedefinieer. Hierdie ontdekking was baie belangrik, maar die groot betekenis daarvan in daardie tyd was nog nie duidelik nie. Navorsers wat in die 1950's gewerk het, het gely onder die gebrek aan 'n koherente ligbron, 'n baie belangrike eienskap vir die ontwikkeling van holografie. Eerste laseris in 1960 gemaak. Met hierdie toestel is dit moontlik om lig met voldoende samehang te verkry. Juris Upatnieks en Immet Leith, Amerikaanse wetenskaplikes, het dit gebruik om die eerste hologramme te skep. Met hul hulp is driedimensionele beelde van voorwerpe verkry.
In die daaropvolgende jare het navorsing voortgegaan. Honderde wetenskaplike referate wat die konsep van holografie ondersoek, is sedertdien gepubliseer, en baie boeke is oor die metode gepubliseer. Hierdie werke is egter aan spesialiste gerig, nie aan die algemene leser nie. In hierdie artikel sal ons probeer om van alles in 'n toeganklike taal te vertel.
Wat is holografie
Die volgende definisie kan voorgestel word: holografie is 'n driedimensionele foto wat met 'n laser verkry word. Hierdie definisie is egter nie heeltemal bevredigend nie, aangesien daar baie ander tipes driedimensionele fotografie is. Nietemin weerspieël dit die belangrikste: holografie is 'n tegniese metode wat jou toelaat om die voorkoms van 'n voorwerp te "opneem"; met die hulp daarvan word 'n driedimensionele beeld verkry wat soos 'n regte voorwerp lyk; die gebruik van lasers het 'n deurslaggewende rol in die ontwikkeling daarvan gespeel.
Holografie en sy toepassings
Die studie van holografie stel ons in staat om baie kwessies wat met konvensionele fotografie verband hou, op te klaar. As 'n visuele kuns kan driedimensionele beeldvorming selfs laasgenoemde uitdaag, aangesien dit jou toelaat om die wêreld om jou meer akkuraat en korrek te weerspieël.
Wetenskaplikes sonder soms eras in die geskiedenis van die mensdom uitverbande wat in sekere eeue bekend was. Ons kan byvoorbeeld praat oor die hiërogliewe wat in antieke Egipte bestaan het, oor die uitvinding van die drukpers in 1450. In verband met die tegnologiese vooruitgang wat in ons tyd waargeneem is, het nuwe kommunikasiemiddele, soos televisie en telefoon, 'n dominante posisie ingeneem. Alhoewel die holografiese beginsel nog in sy kinderskoene is wanneer dit by die gebruik daarvan in die media kom, is daar redes om te glo dat toestelle wat daarop gegrond is in die toekoms die kommunikasiemiddele wat aan ons bekend is, sal kan vervang, of ten minste hul omvang.
Sci-fi literatuur en hoofstroomdruk beeld dikwels holografie in die verkeerde, verwronge lig uit. Hulle skep dikwels 'n wanopvatting oor hierdie metode. Die volumetriese beeld, wat vir die eerste keer gesien word, fassineer. Die fisiese verduideliking van die beginsel van sy toestel is egter nie minder indrukwekkend nie.
Interferensiepatroon
Die vermoë om voorwerpe te sien is gebaseer op die feit dat liggolwe, wat deur hulle gebreek word of deur hulle weerkaats word, ons oog binnedring. Liggolwe wat deur een of ander voorwerp gereflekteer word, word gekenmerk deur die vorm van die golffront wat ooreenstem met die vorm van hierdie voorwerp. Die patroon van donker en ligte bande (of lyne) word geskep deur twee groepe koherente liggolwe wat inmeng. Dit is hoe 'n volumetriese holografie gevorm word. In hierdie geval vorm hierdie bande in elke spesifieke geval 'n kombinasie wat slegs afhang van die vorm van die golffronte van die golwe wat met mekaar in wisselwerking is. Sulkedie prentjie word interferensie genoem. Dit kan byvoorbeeld op 'n fotografiese plaat vasgemaak word as dit op 'n plek geplaas word waar golfinterferensie waargeneem word.
Verskeidenheid hologramme
Die metode wat jou toelaat om die golffront wat vanaf die voorwerp gereflekteer word op te teken (registreer), en dit dan te herstel sodat dit vir die waarnemer lyk asof hy 'n werklike voorwerp sien, en is holografie. Dit is 'n effek as gevolg van die feit dat die resulterende beeld driedimensioneel is op dieselfde manier as die werklike voorwerp.
Daar is baie verskillende soorte hologramme waaroor maklik verward kan word. Om 'n bepaalde spesie ondubbelsinnig te definieer, moet vier of selfs vyf byvoeglike naamwoorde gebruik word. Van al hul stel sal ons slegs die hoofklasse oorweeg wat deur moderne holografie gebruik word. U moet egter eers 'n bietjie praat oor so 'n golfverskynsel soos diffraksie. Dit is sy wat ons toelaat om die golffront te konstrueer (of eerder, te rekonstrueer).
Diffraksie
As enige voorwerp in die pad van lig is, gooi dit 'n skaduwee. Lig buig om hierdie voorwerp en gaan gedeeltelik die skadu-area binne. Hierdie effek word diffraksie genoem. Dit word verklaar deur die golfaard van lig, maar dit is nogal moeilik om dit streng te verduidelik.
Slegs in 'n baie klein hoek dring lig die skadu-area binne, so ons sien dit skaars raak. As daar egter baie klein struikelblokke in sy pad is, waarvan die afstand slegs 'n paar golflengtes van lig is, word hierdie effek redelik merkbaar.
As die val van die golffront op 'n groot enkele hindernis val, "val die ooreenstemmende deel daarvan uit", wat feitlik nie die oorblywende area van hierdie golffront beïnvloed nie. As daar baie klein hindernisse in sy pad is, verander dit as gevolg van diffraksie sodat die lig wat agter die hindernis voortplant 'n kwalitatief verskillende golffront sal hê.
Die transformasie is so sterk dat die lig selfs in die ander rigting begin versprei. Dit blyk dat diffraksie ons in staat stel om die oorspronklike golffront in 'n heeltemal ander een te transformeer. Dus, diffraksie is die meganisme waardeur ons 'n nuwe golffront verkry. Die toestel wat dit op die bogenoemde manier vorm, word 'n diffraksierooster genoem. Kom ons praat in meer besonderhede daaroor.
Diffraksierooster
Dit is 'n klein bordjie met dun reguit parallelle hale (lyne) daarop. Hulle is 'n honderdste of selfs 'n duisendste van 'n millimeter van mekaar geskei. Wat gebeur as 'n laserstraal 'n rooster op pad ontmoet, wat uit verskeie dowwe donker en helder strepe bestaan? 'n Deel daarvan sal reguit deur die rooster gaan, en 'n deel sal buig. So word twee nuwe balke gevorm wat die rooster teen 'n sekere hoek met die oorspronklike balk verlaat en aan weerskante daarvan geleë is. As een laserstraal byvoorbeeld 'n plat golffront het, sal twee nuwe strale wat aan die kante daarvan gevorm word ook plat golffronte hê. Dus, deur te gaandiffraksierooster laserstraal, vorm ons twee nuwe golffronte (plat). Blykbaar kan 'n diffraksierooster as die eenvoudigste voorbeeld van 'n hologram beskou word.
Hologramregistrasie
Inleiding tot die basiese beginsels van holografie moet begin met die studie van twee vlakgolffronte. In wisselwerking vorm hulle 'n interferensiepatroon, wat op 'n fotografiese plaat opgeneem word wat op dieselfde plek as die skerm geplaas is. Hierdie stadium van die proses (die eerste) in holografie word die opname (of registrasie) van die hologram genoem.
Beeldherstel
Ons sal aanneem dat een van die vlakgolwe A is, en die tweede is B. Golf A word die verwysingsgolf genoem, en B word die voorwerpgolf genoem, dit wil sê, weerkaats vanaf die voorwerp waarvan die beeld vas is. Dit mag op geen manier verskil van die verwysingsgolf nie. Wanneer 'n hologram van 'n driedimensionele werklike voorwerp egter geskep word, word 'n baie meer komplekse golffront van lig wat van die voorwerp gereflekteer word gevorm.
Die interferensiepatroon wat op fotografiese film aangebied word (dit wil sê die beeld van 'n diffraksierooster) is 'n hologram. Dit kan in die pad van die primêre verwysingsstraal geplaas word ('n straal laserlig met 'n plat golffront). In hierdie geval word 2 nuwe golffronte aan beide kante gevorm. Die eerste hiervan is 'n presiese kopie van die voorwerpgolffront, wat in dieselfde rigting as golf B voortplant. Die stadium hierbo word beeldrekonstruksie genoem.
Holografiese proses
Die interferensiepatroon wat deur twee geskep isvlakke koherente golwe, na die opname daarvan op 'n fotografiese plaat, is dit 'n toestel wat dit moontlik maak om, in die geval van verligting van een van hierdie golwe, 'n ander vlakke golf te herstel. Die holografiese proses het dus die volgende stadiums: registrasie en daaropvolgende "berging" van die golfvoorwerpfront in die vorm van 'n hologram (interferensiepatroon), en die herstel daarvan na enige tyd wanneer die verwysingsgolf deur die hologram gaan.
Die objektiewe golffront kan eintlik enigiets wees. Dit kan byvoorbeeld van een of ander werklike voorwerp gereflekteer word, as dit terselfdertyd koherent is met die verwysingsgolf. Gevorm deur enige twee golffronte met koherensie, is die interferensiepatroon 'n toestel wat dit moontlik maak om, as gevolg van diffraksie, een van hierdie fronte in 'n ander te transformeer. Dit is hier waar die sleutel tot so 'n verskynsel soos holografie versteek is. Dennis Gabor was die eerste wat hierdie eiendom ontdek het.
Waarneming van die beeld gevorm deur die hologram
In ons tyd begin 'n spesiale toestel, 'n holografiese projektor, gebruik word om hologramme te lees. Dit laat jou toe om 'n beeld van 2D na 3D om te skakel. Om eenvoudige hologramme te sien, is 'n holografiese projektor egter glad nie nodig nie. Kom ons praat kortliks oor hoe om sulke beelde te bekyk.
Om die beeld wat deur die eenvoudigste hologram gevorm word waar te neem, moet jy dit op 'n afstand van ongeveer 1 meter van die oog af plaas. Jy moet deur die diffraksierooster kyk in die rigting waarin die vlakgolwe (gerekonstrueer) daaruit kom. Aangesien dit die vlakgolwe is wat die waarnemer se oog binnedring, is die holografiese beeld ook plat. Dit lyk vir ons soos 'n "blinde muur", wat eweredig verlig word deur lig wat dieselfde kleur het as die ooreenstemmende laserstraling. Aangesien hierdie "muur" sonder spesifieke kenmerke is, is dit onmoontlik om te bepaal hoe ver dit is. Dit wil voorkom asof jy na 'n verlengde muur kyk wat op oneindig geleë is, maar terselfdertyd sien jy net 'n deel daarvan, wat jy deur 'n klein "venster", dit wil sê 'n hologram, kan sien. Daarom is 'n hologram 'n eenvormig helder oppervlak waarop ons niks opmerk wat aandag waardig is nie.
Diffraksierooster (hologram) stel ons in staat om verskeie eenvoudige effekte waar te neem. Hulle kan ook gedemonstreer word deur ander tipes hologramme te gebruik. Deur deur die diffraksierooster gaan, word die ligstraal verdeel, twee nuwe strale word gevorm. Laserstrale kan gebruik word om enige diffraksierooster te verlig. In hierdie geval moet die straling in kleur verskil van dié wat tydens die opname daarvan gebruik is. Die buighoek van 'n kleurbalk hang af van watter kleur dit het. As dit rooi is (die langste golflengte), dan word so 'n balk teen 'n groter hoek gebuig as die blou balk, wat die kortste golflengte het.
Deur die diffraksierooster kan jy 'n mengsel van alle kleure oorslaan, dit wil sê wit. In hierdie geval word elke kleurkomponent van hierdie hologram teen sy eie hoek gebuig. Die uitset is 'n spektrumsoortgelyk aan dié wat deur 'n prisma geskep word.
Diffraksieroosterslagplasing
Die hale van die diffraksierooster moet baie naby aan mekaar gemaak word sodat die buiging van die strale waarneembaar is. Byvoorbeeld, om die rooi balk met 20° te buig, is dit nodig dat die afstand tussen die beroertes nie 0,002 mm oorskry nie. As hulle nader geplaas word, begin die ligstraal nog meer buig. Om hierdie rooster te "opneem", is 'n fotografiese plaat nodig wat sulke fyn besonderhede kan registreer. Daarbenewens is dit nodig dat die plaat heeltemal stil bly tydens blootstelling, sowel as tydens registrasie.
Die prentjie kan selfs met die geringste beweging aansienlik vervaag word, en soveel so dat dit heeltemal ononderskeibaar sal wees. In hierdie geval sal ons nie 'n interferensiepatroon sien nie, maar bloot 'n glasplaat, eenvormig swart of grys oor sy hele oppervlak. Natuurlik, in hierdie geval sal die diffraksie-effekte wat deur die diffraksierooster gegenereer word nie weergegee word nie.
Transmissie en reflektiewe hologramme
Die diffraksierooster wat ons oorweeg het, word deurlaatbaar genoem, aangesien dit optree in die lig wat daardeur gaan. As ons die roosterlyne nie op 'n deursigtige plaat toepas nie, maar op die oppervlak van 'n spieël, sal ons 'n reflektiewe diffraksierooster kry. Dit weerkaats verskillende kleure lig vanuit verskillende hoeke. Gevolglik is daar twee groot klasse hologramme - reflektief en deurlaatbaar. Eersgenoemde word in gereflekteerde lig waargeneem, terwyl laasgenoemde in deurgestraalde lig waargeneem word.
