Голограф дүрсийг өнөөдөр улам ихээр ашиглаж байна. Зарим нь бүр энэ нь бидний мэддэг харилцааны хэрэгслийг орлож магадгүй гэж үздэг. Хүссэн ч хүсээгүй ч одоо энэ нь янз бүрийн салбарт идэвхтэй ашиглагдаж байна. Жишээлбэл, бид бүгд голограф наалтыг мэддэг. Олон үйлдвэрлэгчид тэдгээрийг хуурамчаар үйлдэхээс хамгаалах хэрэгсэл болгон ашигладаг. Доорх зураг нь голограф наалтуудын заримыг харуулж байна. Тэдгээрийг ашиглах нь бараа, баримт бичгийг хуурамчаар үйлдэхээс хамгаалах маш үр дүнтэй арга юм.
Голограф судлалын түүх
Цацрагийн хугарлын үр дүнд үүссэн гурван хэмжээст дүрсийг харьцангуй саяхан судалж эхэлсэн. Гэсэн хэдий ч бид үүнийг судлах түүх байгаа талаар аль хэдийн ярьж болно. Голографийг анх 1948 онд Английн эрдэмтэн Деннис Габор тодорхойлжээ. Энэ нээлт маш чухал байсан ч тэр үед түүний агуу ач холбогдол хараахан тодорхойгүй байсан. 1950-иад онд ажиллаж байсан судлаачид голографийн хөгжилд чухал ач холбогдолтой гэрлийн эх үүсвэргүй байснаас болж зовж шаналж байв. Анхны лазер1960 онд хийгдсэн. Энэ төхөөрөмжийн тусламжтайгаар хангалттай уялдаатай гэрлийг олж авах боломжтой. Америкийн эрдэмтэд Журис Упатниекс, Иммет Лейт нар үүнийг ашиглан анхны голограммыг бүтээжээ. Тэдгээрийн тусламжтайгаар объектын гурван хэмжээст зургийг авсан.
Дараагийн жилүүдэд судалгаа үргэлжилсэн. Голографийн тухай ойлголтыг судалсан олон зуун эрдэм шинжилгээний өгүүлэл үүнээс хойш хэвлэгдсэн бөгөөд аргын талаар олон ном хэвлэгджээ. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүтээлүүд нь нийтлэг уншигчдад бус мэргэжилтнүүдэд зориулагдсан болно. Энэ нийтлэлд бид бүх зүйлийг хүртээмжтэй хэлээр ярихыг хичээх болно.
Голографи гэж юу вэ
Дараах тодорхойлолтыг санал болгож болно: голографи нь лазер ашиглан авсан гурван хэмжээст гэрэл зураг юм. Гэсэн хэдий ч гурван хэмжээст гэрэл зургийн өөр олон төрлүүд байдаг тул энэ тодорхойлолт нь бүхэлдээ хангалттай биш юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь хамгийн чухал зүйлийг тусгадаг: голографи бол объектын гадаад төрхийг "бичлэх" боломжийг олгодог техникийн арга юм; түүний тусламжтайгаар бодит объект шиг харагдах гурван хэмжээст дүрсийг олж авдаг; лазерын хэрэглээ нь түүний хөгжилд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн.
Голографи ба түүний хэрэглээ
Голографийн судалгаа нь ердийн гэрэл зурагтай холбоотой олон асуудлыг тодруулах боломжийг бидэнд олгодог. Дүрслэх урлагийн хувьд гурван хэмжээст дүрслэл нь таныг эргэн тойрныхоо ертөнцийг илүү нарийвчлалтай, зөв тусгах боломжийг олгодог тул сүүлийнхийг ч эсэргүүцэж чадна.
Эрдэмтэд заримдаа хүн төрөлхтний түүхэн дэх эрин үеийг арга хэрэгслээр онцлон тэмдэглэдэгтодорхой зуунд мэдэгдэж байсан холболтууд. Жишээлбэл, бид эртний Египетэд байсан иероглифийн тухай, 1450 онд хэвлэх машин зохион бүтээсэн тухай ярьж болно. Бидний цаг үед ажиглагдаж буй технологийн дэвшилтэй холбоотойгоор телевиз, утас зэрэг харилцаа холбооны шинэ хэрэгсэл зонхилох байр суурийг эзэлдэг. Голографийн зарчим нь хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр хэрэглэгдэхдээ анхан шатандаа байгаа хэдий ч ирээдүйд түүн дээр суурилсан төхөөрөмжүүд нь бидний мэддэг харилцаа холбооны хэрэгслийг орлох, ядаж л үйл ажиллагаагаа өргөжүүлэх боломжтой гэж үзэх үндэслэл бий. хамрах хүрээ.
Шинжлэх ухааны уран зохиол, нийтлэг хэвлэл голографийг буруу, гажуудуулсан гэрэлд дүрсэлдэг. Тэд ихэвчлэн энэ аргын талаар буруу ойлголт төрүүлдэг. Анх удаа харсан эзэлхүүнтэй дүрс нь сэтгэл татам. Гэсэн хэдий ч түүний төхөөрөмжийн зарчмын физик тайлбар нь гайхалтай сэтгэгдэл төрүүлдэг.
Интерференцийн загвар
Объектуудыг харах чадвар нь тэдгээрт хугарсан эсвэл тэдгээрээс ойсон гэрлийн долгион бидний нүд рүү нэвтэрдэгт суурилдаг. Зарим объектоос туссан гэрлийн долгион нь энэ объектын хэлбэрт тохирсон долгионы фронтын хэлбэрээр тодорхойлогддог. Харанхуй ба цайвар туузны (эсвэл шугамын) хэв маягийг хөндлөнгөөс оролцдог гэрлийн хоёр бүлэг уялдаа холбоотой долгионоор үүсгэнэ. Эзлэхүүний голограф ийм байдлаар үүсдэг. Энэ тохиолдолд тодорхой тохиолдол бүрт эдгээр зурвасууд нь зөвхөн бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг долгионы долгионы фронтын хэлбэрээс хамаардаг хослолыг бүрдүүлдэг. Иймзургийг интерференц гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, долгионы хөндлөнгийн оролцоо ажиглагдаж буй газарт байрлуулсан бол гэрэл зургийн хавтан дээр засах боломжтой.
Төрөл бүрийн голограмм
Объектоос туссан долгионы фронтыг бүртгэх (бүртгэх) боломжийг олгодог арга бөгөөд үүнийг ажиглагчид бодит объектыг харж байгаа мэт сэтгэгдэл төрүүлэхээр сэргээж, голограф юм. Энэ нь үүссэн зураг нь бодит объекттой адил гурван хэмжээст байгаатай холбоотой нөлөө юм.
Маш олон төрлийн голограммууд байдаг тул төөрөлдөхөд хялбар байдаг. Тодорхой зүйлийг хоёрдмол утгагүй тодорхойлохын тулд дөрөв эсвэл бүр таван нэр үг ашиглах ёстой. Тэдгээрийн бүх багцаас бид зөвхөн орчин үеийн голографийн ашигладаг үндсэн ангиудыг авч үзэх болно. Гэсэн хэдий ч эхлээд дифракц гэх мэт долгионы үзэгдлийн талаар бага зэрэг ярих хэрэгтэй. Тэр л бидэнд долгионы фронтыг барих (эсвэл дахин бүтээх) боломжийг олгодог.
Дифракци
Хэрэв ямар нэгэн биет гэрлийн замд байвал сүүдэр үүсгэдэг. Гэрэл нь энэ объектыг тойрон нугалж, сүүдэрт хэсэгчлэн ордог. Энэ нөлөөг дифракц гэж нэрлэдэг. Үүнийг гэрлийн долгионы шинж чанараар тайлбарладаг боловч үүнийг хатуу тайлбарлахад хэцүү байдаг.
Зөвхөн маш жижиг өнцгөөр гэрэл сүүдэрт нэвтэрдэг тул бид үүнийг бараг анзаардаггүй. Гэсэн хэдий ч, түүний замд олон жижиг саад тотгор байвал, тэдгээрийн хоорондох зай нь гэрлийн хэдхэн долгионы урттай байвал энэ нөлөө нэлээд мэдэгдэхүйц болно.
Хэрэв долгионы фронтын уналт нь нэг том саад дээр унавал түүний харгалзах хэсэг нь "унадаг" бөгөөд энэ нь долгионы фронтын үлдсэн хэсэгт бараг нөлөөлөхгүй. Замд нь олон жижиг саад тотгор байвал дифракцийн үр дүнд өөрчлөгддөг тул саадын ард тархах гэрэл чанарын хувьд өөр долгионы фронттой болно.
Өөрчлөлт нь маш хүчтэй тул гэрэл бүр нөгөө чиглэлд тархаж эхэлдэг. Дифракци нь анхны долгионы фронтыг огт өөр болгон хувиргах боломжийг олгодог. Тиймээс дифракц нь шинэ долгионы фронтыг олж авах механизм юм. Дээрх аргаар бүрдүүлдэг төхөөрөмжийг дифракцийн тор гэж нэрлэдэг. Энэ талаар дэлгэрэнгүй ярилцъя.
Дифракцийн тор
Энэ бол нимгэн шулуун параллель зураас (шугам) бүхий жижиг хавтан юм. Тэд бие биенээсээ миллиметрийн зуу, бүр мянганы нэгээр тусгаарлагдсан байдаг. Лазер туяа замдаа хэд хэдэн бүдэг бадаг бараан судлуудаас бүрдсэн сараалжтай таарвал яах вэ? Үүний нэг хэсэг нь сараалжаар шууд дамжих ба нэг хэсэг нь нугалах болно. Ийнхүү хоёр шинэ цацраг үүссэн бөгөөд тэдгээр нь сараалжаас анхны цацраг руу тодорхой өнцгөөр гарч, түүний хоёр талд байрладаг. Хэрэв нэг лазер туяа нь жишээлбэл хавтгай долгионы фронттой бол түүний хажуу талд үүссэн хоёр шинэ цацраг нь мөн хавтгай долгионы фронттой болно. Тиймээс дамжин өнгөрч байнадифракцийн сараалжтай лазер туяа, бид хоёр шинэ долгионы фронт (хавтгай) үүсгэдэг. Дифракцийн торыг голограммын хамгийн энгийн жишээ гэж үзэж болно.
Голограммын бүртгэл
Голографийн үндсэн зарчмуудын танилцуулга нь хоёр хавтгай долгионы фронтыг судлахаас эхлэх ёстой. Тэд харилцан үйлчилж, интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дэлгэцтэй ижил газар байрлуулсан гэрэл зургийн хавтан дээр бичигддэг. Голографийн үйл явцын энэ үе шатыг (эхний) голограммын бичлэг (эсвэл бүртгэл) гэж нэрлэдэг.
Зургийг сэргээх
Хавтгай долгионуудын нэг нь А, хоёр дахь нь В гэж таамаглах болно. А долгионыг жишиг долгион, В-г объектын долгион гэж нэрлэдэг, өөрөөр хэлбэл дүрс нь тогтсон объектоос тусгагдсан байдаг.. Энэ нь лавлагаа долгионоос ямар ч ялгаагүй байж болно. Гэсэн хэдий ч гурван хэмжээст бодит объектын голограммыг бүтээхэд тухайн объектоос ойсон гэрлийн илүү төвөгтэй долгионы фронт үүсдэг.
Гэрэл зургийн хальсан дээрх интерференцийн загвар (өөрөөр хэлбэл дифракцийн торны дүрс) нь голограмм юм. Энэ нь лавлагааны анхдагч цацрагийн замд (хавтгай долгионы фронттой лазерын гэрлийн туяа) байрлуулж болно. Энэ тохиолдолд хоёр талдаа 2 шинэ долгионы фронт үүсдэг. Эдгээрийн эхнийх нь В долгионтой ижил чиглэлд тархдаг объектын долгионы фронтын яг хуулбар юм. Дээрх үе шатыг дүрсийг сэргээх гэж нэрлэдэг.
Голограф процесс
Хоёрын үүсгэсэн хөндлөнгийн загвархавтгай когерент долгион, гэрэл зургийн хавтан дээр бичсэний дараа энэ нь эдгээр долгионы аль нэгийг гэрэлтүүлсэн тохиолдолд өөр хавтгай долгионыг сэргээх боломжийг олгодог төхөөрөмж юм. Тиймээс голографийн үйл явц нь дараах үе шатуудтай: долгионы объектын урд хэсгийг голограмм хэлбэрээр бүртгэх, дараа нь "хадгалах" (хөндлөнгийн интерференцийн загвар), голограммыг жишиг долгион өнгөрөх ямар ч хугацааны дараа түүнийг сэргээх.
Объектив долгионы фронт нь үнэндээ юу ч байж болно. Жишээлбэл, хэрэв энэ нь нэгэн зэрэг лавлагааны долгионтой уялдаатай байвал түүнийг бодит объектоос тусгаж болно. Дурын хоёр долгионы фронтоос үүссэн интерференцийн загвар нь дифракцийн улмаас эдгээр фронтуудын аль нэгийг нөгөө рүү шилжүүлэх боломжийг олгодог төхөөрөмж юм. Голограф гэх мэт үзэгдлийн түлхүүр энд нуугдаж байна. Энэ үл хөдлөх хөрөнгийг Деннис Габор анх нээсэн.
Голограммаас үүссэн зургийг ажиглах
Бидний үед голограмм унших тусгай төхөөрөмж болох голограф проекторыг ашиглаж эхэлжээ. Энэ нь зургийг 2D-ээс 3D болгон хувиргах боломжийг танд олгоно. Гэсэн хэдий ч энгийн голограммыг үзэхийн тулд голограф проектор огт хэрэггүй. Ийм зургуудыг хэрхэн үзэх талаар товчхон ярья.
Хамгийн энгийн голограммаас үүссэн зургийг ажиглахын тулд нүднээс 1 метрийн зайд байрлуулах хэрэгтэй. Та дифракцийн тороор дамжуулан хавтгай долгион (дахин бүтээгдсэн) гарч ирэх чиглэлийг харах хэрэгтэй. Ажиглагчийн нүдэнд хавтгай долгион орж ирдэг тул голограф дүрс нь мөн тэгш байдаг. Энэ нь бидэнд тохирох лазерын цацрагтай ижил өнгөтэй гэрлээр жигд гэрэлтдэг "сохор хана" шиг харагддаг. Энэ "хана" нь тодорхой шинж чанаргүй тул хэр хол байгааг тодорхойлох боломжгүй юм. Та хязгааргүйд байрлах өргөтгөсөн ханыг харж байгаа мэт санагдах боловч яг тэр үед та жижиг "цонх", өөрөөр хэлбэл голограммаар харж болох зөвхөн нэг хэсгийг л хардаг. Тиймээс голограмм нь бидний анхаарал татахуйц ямар ч зүйлийг анзаардаггүй нэгэн жигд гэрэлтдэг гадаргуу юм.
Дифракцийн тор (голограм) нь хэд хэдэн энгийн эффектүүдийг ажиглах боломжийг олгодог. Тэдгээрийг бусад төрлийн голограмм ашиглан үзүүлж болно. Дифракцийн тороор дамжин гэрлийн туяа хуваагдаж, хоёр шинэ цацраг үүснэ. Ямар ч дифракцийн торыг гэрэлтүүлэхэд лазер туяа ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд цацраг нь бичлэг хийх явцад ашигласан өнгөнөөс ялгаатай байх ёстой. Өнгөний цацрагийн гулзайлтын өнцөг нь ямар өнгөтэй байгаагаас хамаарна. Хэрэв энэ нь улаан (хамгийн урт долгионы урт) бол ийм цацраг нь хамгийн богино долгионы урттай цэнхэр туяанаас илүү их өнцгөөр нугалж байна.
Дифракцийн тороор дамжуулан та бүх өнгөний холимог, өөрөөр хэлбэл цагаан өнгийг алгасаж болно. Энэ тохиолдолд энэ голограммын өнгөт бүрэлдэхүүн хэсэг бүр өөрийн өнцгөөр нугалж байна. Гаралт нь спектр юмпризмээр үүсгэсэнтэй төстэй.
Дифракцийн сараалжтай харвалт байрлуулах
Дифракцийн торны цохилтыг бие биентэйгээ маш ойрхон хийх ёстой бөгөөд ингэснээр туяа гулзайлгах нь мэдэгдэхүйц байх ёстой. Жишээлбэл, улаан цацрагийг 20 ° -аар нугалахын тулд цус харвалтын хоорондох зай 0.002 мм-ээс хэтрэхгүй байх шаардлагатай. Хэрэв тэдгээрийг илүү ойрхон байрлуулсан бол гэрлийн туяа улам бүр нугалж эхэлдэг. Энэхүү торыг "бичлэх" тулд ийм нарийн ширийн зүйлийг бүртгэх чадвартай гэрэл зургийн хавтан хэрэгтэй. Нэмж дурдахад, хавтан нь өртөх үед болон бүртгэлийн явцад бүрэн хөдөлгөөнгүй байх шаардлагатай.
Зургийг өчүүхэн төдий хөдөлгөөнөөр ч мэдэгдэхүйц бүдгэрүүлж, огт ялгах аргагүй болно. Энэ тохиолдолд бид хөндлөнгийн загвар биш, харин бүх гадаргуу дээр жигд хар эсвэл саарал өнгийн шилэн хавтанг харах болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд дифракцийн тороор үүсгэгдсэн дифракцийн эффектүүд дахин гарахгүй.
Дамжуулах болон цацруулагч голограмм
Бидний авч үзсэн дифракцийн тор нь түүгээр дамжин өнгөрөх гэрэлд үйлчилдэг тул дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Хэрэв бид сараалжтай шугамыг тунгалаг хавтан дээр биш, харин толины гадаргуу дээр хийвэл бид цацруулагч дифракцийн сараалжтай болно. Энэ нь янз бүрийн өнцгөөс гэрлийн янз бүрийн өнгийг тусгадаг. Үүний дагуу голограммын хоёр том ангилал байдаг - тусгал ба дамжуулагч. Эхнийх нь ойсон гэрэлд ажиглагддаг бол сүүлийнх нь дамжуулсан гэрэлд ажиглагддаг.
