|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Голографія. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Голографія - набір технологій для точного запису, відтворення і переформування хвильових полів оптичного електромагнітного випромінювання, особливий фотографічний метод, у якому з допомогою лазера реєструються, та був відновлюються зображення тривимірних об'єктів, дуже схожі реальні.
Перші голограми отримав у 1947 році угорський фізик Денніс Габор, який тоді працював в Англії. Ця назва походить від слів "холос" (весь, повністю) і "грама" (написання). До винаходу угорського вченого будь-яка фотографія була плоскою. Вона передавала лише два виміри предмета. Глибина простору вислизала від об'єктиву. У пошуках рішення Габор відштовхувався від одного відомого факту. Промені світла, відкинуті тривимірним об'єктом, досягають фотоплівки у різні моменти часу. І всі вони проходять різний шлях за різний час. Говорячи науковою мовою: всі хвилі приходять із фазовим зміщенням. Усунення залежить від форми предмета. Вчений дійшов висновку, що обсяг будь-якого предмета можна виразити через різницю фаз відбитих світлових хвиль. "Звичайно, людське око не в змозі вловити це запізнення хвиль, - пише в журналі "Всесвітній слідопит" Микола Малютін, - бо воно виражається в дуже маленьких проміжках часу. Дану величину треба перетворити на щось більш відчутне, наприклад, у перепади яскравості. Це і вдалося вченому, що вдався до одного трюку, він вирішив накласти хвилю, відбиту від предмета - тобто спотворену - на попутну ("опорну") хвилю. Відбувалася "інтерференція". Якщо ж гребені хвилі накладалися на западину, хвилі гасили один одного, там спостерігалося затемнення. інформацію про обсяг предмета, що потрапив до об'єктиву. Щоб "об'ємний портрет" вийшов дуже точним та детальним, треба використовувати світлові хвилі однакової фази та довжини. При денному чи штучному висвітленні такий фокус не пройде. Адже світло зазвичай є хаотичну суміш хвиль різної довжини. У ньому є всі фарби: від короткохвильового блакитного випромінювання до довгохвильового червоного. Ці світлові компоненти найхимернішим чином зрушені по фазі". Оскільки джерел когерентного світла на той час не існувало, вчений використовував випромінювання ртутної лампи, "вирізавши" з нього за допомогою різних хитрощів дуже вузьку спектральну смужку. Однак потужність світлового потоку при цьому ставала такою мізерною, що на виготовлення голограми потрібно кілька годин. Сама якість голограм виявилася дуже низькою. Причини були в недосконалості і джерела світла, і оптичної схеми запису. Справа в тому, що при записі голограми виникає відразу два зображення по різні боки платівки. У угорського вченого одне з них завжди виявлялося на тлі іншого, і при їх фотографуванні різким виявлялося лише одне зображення, тоді як друге створювало на знімку розмите фон. Щоб у такому разі побачити зображення на голограмі, її потрібно просвітити наскрізь випромінюванням тієї ж довжини хвилі, що застосовувалася під час запису. Але є й очевидна перевага: таке об'ємне зображення створюється будь-якою, навіть найменшою ділянкою голограми-пластинки, внаслідок того, що промінь, що розсіюється кожною точкою предмета, висвітлює голограму повністю. Виходить, будь-яка її точка зберігає інформацію про всю освітлену поверхню об'єкта. Поява лазера дало новий поштовх розвитку голографії, оскільки його випромінювання має всі необхідні якості: воно когерентно і монохроматично. У 1962 році в США фізики Еммет Лейт та Юріс Упатнієкс створили оптичну схему топографічної установки, яка з деякими змінами використовується досі. Для того, щоб усунути накладення картинок, лазерний промінь розщеплюють на два і направляють на платівку під різними кутами. В результаті голографічні картинки формуються незалежними променями, що йдуть по різних напрямках.
Інший принципово новий спосіб голографування вдалося створити російському фізику Юрію Миколайовичу Денисюку. Вчений використав інтерференцію зустрічних пучків світла. Потрапляючи на платівку з різних боків, пучки складаються у шарі фотоемульсії, формуючи об'ємну голограму.
З появою лазера давню ідею Габора нарешті було реалізовано. У 1971 році вчений отримав за свій винахід Нобелівську премію з фізики. У 1969 році Стівен Бентон придумав спосіб виготовлення голограм при звичайному білому світлі. "Для цього, - зазначає Малютін, - за допомогою фотошаблону - тонкого шару з безліччю мікрошліць - треба виготовити "майстер-голограму" і копіювати її голографічним способом. Шлицевий шаблон, на зразок призм, розщеплює денне світло на основні кольори спектру. У кожен із шліців входить світловий пучок однієї-єдиної довжини хвилі. Це забезпечує інтерференцію і допомагає отримати картинку, яскраву, різнокольорову, блискучу різними фарбами залежно від кута зору, - ту саму голограму, до якої ми звикли за останні роки". Головна перевага кольорової голографії полягає в тому, що її можна копіювати машинним способом, використовуючи певну техніку тиснення. Яскраву копію експонують на особливий світлочутливий шар – фоторезистний лак. Цей матеріал відрізняється високою роздільною здатністю. (Його застосовують, наприклад, у мікролітографії, щоб нанести на плату ті чи інші елементи мікросхеми.) У нашому випадку при масовому тиражуванні голограм спочатку беруть цифрову камеру і фотографують об'єкт з усіх боків. Комп'ютер з'єднує окремі знімки. І ось тривимірне зображення готове. Потім у лабораторії лазер "гравірує" цю картинку на фоточутливій пластині. Виходить тонкий поверхневий рельєф. За допомогою електролізу "гравюру" наносять на нікелеву матрицю. Матриця необхідна масового тиражування голограм. Їхні відбитки - за методом гарячого тиснення - отримують на металевій фользі. Тепер, коли промінь світла падає на голограму, вона починає грати всіма кольорами веселки. Серед цього кольору постає перед глядачем зображений предмет. Подібні голограми дешеві. Виготовити їх можна в будь-якій кількості, аби було обладнання. Такі голограми використовують у всьому світі як наклейки на товарні упаковки та документи. Вони є прекрасним захистом від підробок: скопіювати голографічний запис дуже важко.
Можна створювати голограми, у яких зображені предмети, які у реальності. Достатньо комп'ютеру задати форму об'єкта і довжину хвилі світла, що падає на нього. За цими даними комп'ютер малює картину інтерференції відбитих променів. Пропустивши світловий пучок крізь штучну голограму можна побачити об'ємне зображення придуманого предмета. На думку Сергія Транковського: "Справжнім подарунком голографія стала для інженерів: тепер вони можуть досліджувати та реєструвати процеси та явища, описані часом лише теоретично. Наприклад, лопатки турбореактивного авіаційного двигуна під час роботи нагріваються до сотень градусів та деформуються. Яким чином розподіляється при цьому напруга в деталі, де знаходиться її слабке місце, що загрожує руйнуванням, - визначити це колись було або вкрай складно, або взагалі неможливо. За допомогою голографічних методів такі дослідження проводять без особливих зусиль. Висвітлена лазерним світлом, голограма відновлює світлову хвилю, відбиту деталлю під час зйомки, і зображення з'являється там, де раніше знаходилася деталь. Якщо ж деталь залишилася дома, виникають відразу дві хвилі: одна йде безпосередньо від об'єкта, інша - від голограми. Ці хвилі є когерентними і можуть інтерферувати. У тому випадку, якщо об'єкт під час спостереження зазнав деформації, його зображення покривається смугами, якими судять про характер змін. Методи топографічного контролю дуже зручні. Вони дозволяють вимірювати величину деформації деталей та амплітуду їх вібрації, досліджувати поверхні предметів складної форми, стежити за точністю виготовлення як дуже великих виробів (наприклад, дзеркал діаметром кілька метрів для телескопів), так і мініатюрних лінз (як у мікроскопі). Об'єкт може погано відбивати світло, мати нерівну поверхню, бути абсолютно прозорим – на якість голограми це не впливає. Завдяки потужним лазерним імпульсам голограми записують за тисячні частки секунди. А тому зараз можна вивчати вибухи, електричні розряди та потоки газів, що рухаються із надзвуковою швидкістю”. За допомогою голограми можна бачити крізь матове скло або іншу перешкоду, що розсіює світло. З розсіювача знімають голограму і поєднують одне з відновлених із неї зображень із самим розсіювачем. Світлові хвилі, що йдуть назустріч один одному від голограми та від розсіювача, складаються та взаємно знищуються. Перешкода зникає, а предмет, що лежить за нею, стає видно у всіх подробицях. У сучасних технологів виникла нова ідея. Вона заснована на здатності лазера за заданою програмою "зробити" із заготівлі деталь будь-якої форми та розміру. Достатньо всередину технологічного лазера вставити голограму еталонної деталі, щоб позбавитися необхідності писати програму і налаштовувати лазерну установку. Голограма сама "підбере" таку конфігурацію променя і розподіл його інтенсивності, що "вирізана" деталь буде точною копією зразка. Треба звернути увагу на ще один дуже схожий спосіб виділення корисних сигналів, який називається оптичною фільтрацією, або розпізнаванням образів. Подібним чином можна відшукувати потрібні зображення серед багатьох інших схожих, наприклад відбитків пальців. Для цього з еталона необхідно зробити голограму, а потім поставити на шляху світлового пучка, відбитого від об'єкта, що перевіряється. Голограма пропустить світло лише від об'єкта, повністю ідентичного стандарту, " бракуючи " інші зображення. Яскрава пляма на виході оптичного фільтра – сигнал, що об'єкт виявлено. Примітно, що пошук ведеться з величезною швидкістю, недосяжною під час використання інших методів, оскільки може вестися автоматично. "Голографічні методи, - пише Транковський, - застосовні не тільки до світла - електромагнітного випромінювання, але і до будь-яких інших хвиль. Зокрема, предмет, занурений у непрозору або каламутну рідину, можна розглянути за допомогою звуку. Випромінювачі акустичних коливань створюють у рідині дві когерентні хвилі Одна (предметна) "озвучує" предмет, друга (опорна) - поверхня рідини, їх інтерференція викликає на ній бриж - так звану акустичну голограму. і інакше: сигнал від системи мініатюрних мікрофонів записують на фотопластинку як смуг почорніння, та був відновлюють із неї об'ємне зображення променем лазера". Автор: Муський С.А.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Червоне вино прискорює спалювання жиру у печінці ▪ БФП EPSON Stylus Photo RX500 ▪ Передача радіосигналів майже без витрат енергії ▪ Рідкий метал пам'ятає вихідну форму
▪ розділ сайту Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки. Добірка статей ▪ стаття Джордж Вашингтон. Знамениті афоризми ▪ стаття У якій країні національна жестова мова була винайдена глухими дітьми? Детальна відповідь ▪ стаття Носильник. Посадова інструкція ▪ стаття Заходи пожежної безпеки. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page