Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики

Кафедра Оптико-электронных приборов и систем

Голография и ее применение

Выполнила: Свистельник А.А.

гр.1311

Проверил: Чертов А.Н.

Санкт-Петербург

2011

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АГФ – акустическая голография

ОГФ – оптическая голография

АГМ – акустическая голограмма

УЗ – ультразвук (ультразвуковой)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ГОЛОГРАФИЯ 6

1.1. История развития 6

1.2. Принципы голографии 7

1.3. Типы голограмм 8

2. ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАФИИ 12

2.1. Голографическая интерферометрия 12

2.2 . Объёмное изображение высокого качества. 13

2.3 . Голографические оптические элементы. 14

2.4. Акустическая голография 16

2.5. Радужная голография 17

2.6 Голография в криминалистике 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

ВВЕДЕНИЕ

Около 90% информации об окружающем мире мы получаем с помощью зрения. Если сравнивать зрение с другими источниками информации, можно установить, что с помощью слуха человек воспринимает звуковую информацию со скоростью, гораздо меньшей скорости восприятия света. Совсем низкой, по сравнению со зрением и слухом, является скорость восприятия информации посредством органов осязания и обоняния. Поэтому человеческий мозг упорядочивает всю полученную информацию в первую очередь при помощи зрительных представлений. Что, собственно, и объясняет знаменитую поговорку: «Лучше один раз увидеть, чем десять раз услышать».

За многовековую историю было изобретено большое количество различных оптических приборов и систем, предназначенных для получения, передачи и хранения изображений, обязательно включавших в себя линзу или систему линз (объектив). Основное назначение объектива – собрать все попадающие в него лучи света, которые исходят из некоторой элементарной точки объекта, в соответствующую ей точку на фотопластинке. Проявив фотопластинку, изображение предмета можно увидеть. Однако полученный фотоснимок содержит не всю информацию о предмете. Рассматривая фотографическое изображение незнакомого предмета, ничего нельзя сказать о том, на каких расстояниях находятся отдельные точки предмета, т. Е. о его объемных свойствах. Эта потеря информации происходит вследствие того, что фотопластинка реагирует только на среднюю интенсивность света при экспонировании и не способна реагировать на фазу световой волны, которая зависит от расстояния между предметом и фотопластинкой. Следовательно, фотография обладает ограниченными изобразительными возможностями: на ней отсутствует объемность предмета и ощущение глубины пространства.

С помощью голографических методов стало возможным получать оптические элементы, по всем свойствам аналогичные волоконно-оптическим устройствам. Такие элементы имеют все свойства оптического волокна, отличаясь от него простотой изготовления. Методы голографии позволяют выполнять оптические элементы и придавать им оптические свойства, которые невозможно получить при обычных методах изготовления. Голографические методы находят широкое применение во многих областях, причем, не только в оптике и радиотехнике.

Голография позволяет увеличивать изображения во много раз больше, чем это можно сделать с помощью оптических линз, строить принципиально новые датчики положения и формы объектов и многое другое, что мы рассмотрим в данном реферате.

1. Голография

1. История развития

Термин «голография» был введен английским физиком Д.Габором в 1948 г. В переводе с греческого языка первый корень этого слова – «голос» - означает «весь», «целый». В настоящее время понятие «голография» охватывает безлинзовые методы получения изображения предмета.

Как уже было сказано, фотография обладает ограниченными изобразительными возможностями. Следовательно, возникает вполне естественный вопрос: а нельзя ли каким-либо способом зафиксировать всю информацию о предмете? На этот вопрос в 1947 г. Ответил изобретатель голографии, Д. Габор. Он обратил внимание на то, что при фотографировании предмета всегда приходится осуществлять наводку на резкость, иначе изображение будет нечетким, а то и вовсе отсутствовать. Между тем, независимо от наводки на резкость, лучи света, образующие изображение на фотопластинке, на участке между объективом и фотопластинкой никуда не исчезают, и к ним не добавляются новые. Разбираясь в этом парадоксе, Габор предположил, что изображение предмета присутствует в скрытом от наблюдателя виде в любой плоскости между объективом и фотопластинкой. Другими словами, изображение в том или ином виде содержится в самой структуре световой волны, распространяющейся от предмета к объективу фотоаппарата. Это утверждение следует из хорошо известного принципа Гюйгенса-Френеля, согласно которому волна, излученная источником или отраженная от предмета, больше не зависит от них и распространяется в пространстве как бы сама по себе. Так волновая теория света, впервые предложенная X. Гюйгенсом, привела английского физика Д. Габора к открытию голографии.

В дальнейшем, в начале 60-х годов, голография пережила второе рождение благодаря фундаментальным исследованиям советского физика Ю. Н. Денисюка и американских ученых Э. Лейта и Д. Упатниекса. Начиная с этого момента, наступил период ее бурного развития как самостоятельного научно-технического направления. Одновременно голография все в большей степени стала проникать в различные области науки и техники, включая оптическое приборостроение.

Оптические и оптико-электронные приборы строят на основе давно известных законов оптики, однако новый взгляд на существо этих законов, который дала голография, привел к важнейшим результатам: появлению оптических приборов, включающих в себя элементы лазерной техники, голографических методов обработки информации и ЭВМ; разработке голографических пространственно-частотных фильтров; фильтров, синтезированных на ЭВМ (синтезированных голограмм); различных голографических оптических элементов, заменяющих обычные оптические линзы, зеркала, дифракционные решетки, а также множества пространственно-временных модуляторов оптического сигнала.

1.2. Принципы голографии

В отличие от классической фотографии, дающей на носителе изображение предмета непосредственно, голография является двухступенчатым процессом:

• На первой ступени на носителе регистрируется (замораживается) волна света, распространяющаяся от предмета и несущая информацию о нем;

• На второй ступени осуществляется восстановление зарегистрированной волны света, что позволяет увидеть предмет во всех подробностях, включая объёмные начертания, эффекты параллакса и глубины резкости.

В современной голографии на обеих ступенях используются лазеры. Если в классической фотографии регистрируется только интенсивность световой волны, а сдвиги фаз, создаваемые предметом, безвозвратно теряются, то в голографии одновременно и в то же время раздельно регистрируются как интенсивность, так и фаза рассеянной предметом волны, что открывает перед наблюдателем необычные возможности.