Изучение голографического метода записи информации и восстановление голограмм в пучках с плоским фронтом (Лабораторная работа № 13ол), страница 2

Волну "опорного" луча (амплитуду Е₀) можно записать  в виде:

                                                                                     (4)

здесь     где q - угол падения плоского опорного луча; l - длина волны света, а А  пусть будет равна 1. В этом случае фотопластинка зарегистрирует интенсивность, где

   (5)

которая включает в себя информацию как об амплитуде рассеянной волны, так и о фазе. Такая пластинка называется голограммой. Для восстановления изображения с голограммы ее освещают лучом когерентного источника света (рис.2).

Если фотопластинка обработана (проявлена) в проявителе так, что интенсивность проходящего излучения пропорциональна квадрату амплитуды световой волны, то амплитуда волны непосредственно за голограммой будет следующей:

             (6)

Первое слагаемое дает направление опорного пучка света, второе - мнимое изображение объекта (МИ), третье - дейст­вительное (ДИ).

Поскольку процесс записи двухмерной голографии неоднозначен, то при восстановлении наряду с исходной волной, дающей мнимое изображение объекта там, где он находится при записи, действует и другая, сопряженная волна, дающая действительное изображение объекта. Это изображение имеет фазовый рельеф, смещенный на p  относительно рельефа мнимого изображения, и поэтому обладает свойством «псевдоскопичности» - впадины на нем заменены выпуклостями и наоборот, изображение как бы "вывернуто" наизнанку (рис.2).

Рис.2. Схема восстановления голограммы

При голографическом методе записи изображения используются пластинки высокого разрешения. При взаимодействии двух коге­рентных лучей возникает система интерференционных полос с рас­стоянием между ними, зависящим от угла между лучами. Эта интер­ференционная картина фиксируется на голограмме. При освещении голограммы лучом от лазера возникает дифракционные максимумы разных порядков. Угол между дифракционными максимумами нулево­го и первого порядков связан с постоянной решетки простым соотношением:

                        (18)

где  d -расстояние между интерференционными полосами; l-дли­на волны источника ; j  - угол между дифракционными максимумами нулевого и первого порядков; q  -  угол между голограммой и нор­малью к падающему лучу.

Описание лабораторной установка

Приборы и принадлежности: лазер ЛГ-72-1, блок питания, на­бор собирающих линз, голограммы,

Схема лабораторной установки показана на рис.3.

Рис.13. Схема лабораторной установки

1 - оптическая скамья; 2 - лазер газовый ЛГ-72-1 непре­рывного режима работы (атомарный с длиной волны излучения 0,63 мкм), предназначенный для использования в качестве источ­ника когерентного излучения; 3 - блок питания для лазера; 4 - собирающая линза (устанавливается от лазера на расстоянии примерно 0,5 см); 5 - голограмма; 6 - голографическое изобра­жение;  7 – наблюдатель

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку для восстановления голограмм, как указано на рис.3.

2. На блоке питания (3) включите тумблер "Сеть", при этом загорается индикация "Сеть".

3. Через 1-2 минуты нажмите кнопку "Запуск" - загорается лампочка "Излучение", и на выходе появляется "излучение".

4. Установите голограмму  №I на оптической скамье, отмерив приблизительно 60 см от собирающей линзы (рис.3).

5. Через голограмму, как через окно, посмотрите на голографическое изображение. Затем последовательно по порядку но­меров (№ 1,2,3,4,5,6) просмотрите все голограммы и опишите наблюдаемые картины.

При восстановлении голограмм, полученных по методу Габора,  например, голограмма  №1, на одной оси расположены  действи­тельное  и  мнимое изображение. При рассмотрении они накладываются одно на другое.

6. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Каковы особенности метода голографии как средства за­писи информации?

2. В чем заключается идея голографирования?

3. Что такое пространственная и временная когерентность? Каково их значение в голографическом методе записи изображения?

4. Как изменяется качество голограммы при изменении угла между сигнальным и опорным лучами?

5. Применение голография.

Правила техники безопасности

1. При работе с газовым лазером  ЛГ-72-2  необходимо аккуратно обращаться с блоком питания  в момент его включения и выключения.

2. Не следует длительное время (более 2-х часов) рассматривать голограммы в когерентном излучении.