Imej holografik semakin digunakan hari ini. Malah ada yang percaya bahawa ia akhirnya boleh menggantikan cara komunikasi yang kita ketahui. Suka atau tidak, tetapi kini ia digunakan secara aktif dalam pelbagai industri. Sebagai contoh, kita semua biasa dengan pelekat holografik. Banyak pengeluar menggunakannya sebagai cara perlindungan terhadap pemalsuan. Foto di bawah menunjukkan beberapa pelekat holografik. Penggunaannya ialah cara yang sangat berkesan untuk melindungi barangan atau dokumen daripada pemalsuan.
Sejarah kajian holografi
Imej tiga dimensi yang terhasil daripada pembiasan sinar mula dikaji agak baru-baru ini. Walau bagaimanapun, kita sudah boleh bercakap tentang kewujudan sejarah kajiannya. Dennis Gabor, seorang saintis Inggeris, pertama kali mendefinisikan holografi pada tahun 1948. Penemuan ini sangat penting, tetapi kepentingannya yang besar pada masa itu masih belum jelas. Penyelidik yang bekerja pada tahun 1950-an mengalami kekurangan sumber cahaya yang koheren, harta yang sangat penting untuk pembangunan holografi. Laser pertamatelah dibuat pada tahun 1960. Dengan peranti ini adalah mungkin untuk mendapatkan cahaya yang mempunyai koheren yang mencukupi. Juris Upatnieks dan Immet Leith, saintis Amerika, menggunakannya untuk mencipta hologram pertama. Dengan bantuan mereka, imej objek tiga dimensi diperolehi.
Pada tahun-tahun berikutnya, penyelidikan diteruskan. Beratus-ratus kertas saintifik yang meneroka konsep holografi telah diterbitkan, dan banyak buku telah diterbitkan mengenai kaedah tersebut. Walau bagaimanapun, karya ini ditujukan kepada pakar, bukan kepada pembaca umum. Dalam artikel ini kami akan cuba menceritakan segala-galanya dalam bahasa yang boleh diakses.
Apakah itu holografi
Takrifan berikut boleh dicadangkan: holografi ialah gambar tiga dimensi yang diperoleh menggunakan laser. Walau bagaimanapun, takrifan ini tidak memuaskan sepenuhnya, kerana terdapat banyak jenis fotografi tiga dimensi yang lain. Walau bagaimanapun, ia mencerminkan yang paling penting: holografi ialah kaedah teknikal yang membolehkan anda "merakam" rupa objek; dengan bantuannya, imej tiga dimensi diperolehi yang kelihatan seperti objek sebenar; penggunaan laser memainkan peranan penting dalam pembangunannya.
Holografi dan aplikasinya
Kajian holografi membolehkan kami menjelaskan banyak isu berkaitan fotografi konvensional. Sebagai seni visual, pengimejan tiga dimensi malah boleh mencabar yang kedua, kerana ia membolehkan anda mencerminkan dunia di sekeliling anda dengan lebih tepat dan betul.
Para saintis kadangkala memilih era dalam sejarah umat manusia dengan carasambungan yang diketahui pada abad-abad tertentu. Kita boleh bercakap, sebagai contoh, mengenai hieroglif yang wujud di Mesir purba, mengenai penciptaan mesin cetak pada tahun 1450. Sehubungan dengan kemajuan teknologi yang diperhatikan pada zaman kita, alat komunikasi baru, seperti televisyen dan telefon, telah mengambil kedudukan yang dominan. Walaupun prinsip holografik masih di peringkat awal apabila digunakan dalam media, terdapat sebab untuk mempercayai bahawa peranti berasaskannya pada masa hadapan akan dapat menggantikan cara komunikasi yang kita ketahui, atau sekurang-kurangnya mengembangkannya. skop.
Sastera sci-fi dan cetakan arus perdana sering menggambarkan holografi dalam cahaya yang salah dan terherot. Mereka sering membuat salah tanggapan tentang kaedah ini. Imej volumetrik, dilihat buat kali pertama, mempesonakan. Walau bagaimanapun, tidak kurang hebatnya ialah penjelasan fizikal prinsip perantinya.
Corak gangguan
Keupayaan untuk melihat objek adalah berdasarkan fakta bahawa gelombang cahaya, dibiaskan olehnya atau dipantulkan daripadanya, memasuki mata kita. Gelombang cahaya yang dipantulkan dari beberapa objek dicirikan oleh bentuk hadapan gelombang yang sepadan dengan bentuk objek ini. Corak jalur gelap dan terang (atau garisan) dicipta oleh dua kumpulan gelombang cahaya koheren yang mengganggu. Beginilah cara holografi volumetrik terbentuk. Dalam kes ini, jalur ini dalam setiap kes tertentu membentuk gabungan yang hanya bergantung pada bentuk muka gelombang gelombang yang berinteraksi antara satu sama lain. begitugambar itu dipanggil gangguan. Ia boleh dibetulkan, contohnya, pada plat fotografi, jika diletakkan di tempat di mana gangguan gelombang diperhatikan.
Pelbagai hologram
Kaedah yang membolehkan anda merakam (mendaftar) hadapan gelombang yang dipantulkan daripada objek, dan kemudian memulihkannya supaya kelihatan kepada pemerhati bahawa dia melihat objek sebenar, dan merupakan holografi. Ini adalah kesan kerana imej yang terhasil adalah tiga dimensi dengan cara yang sama seperti objek sebenar.
Terdapat pelbagai jenis hologram yang mudah dikelirukan. Untuk mentakrifkan spesies tertentu dengan jelas, empat atau lima kata sifat harus digunakan. Daripada semua set mereka, kami akan mempertimbangkan hanya kelas utama yang digunakan oleh holografi moden. Walau bagaimanapun, pertama anda perlu bercakap sedikit tentang fenomena gelombang seperti pembelauan. Dialah yang membenarkan kita membina (atau lebih tepatnya, membina semula) hadapan gelombang.
Difraksi
Jika mana-mana objek berada di laluan cahaya, ia menghasilkan bayang-bayang. Cahaya membengkok di sekeliling objek ini, sebahagiannya memasuki kawasan bayang-bayang. Kesan ini dipanggil pembelauan. Ia dijelaskan oleh sifat gelombang cahaya, tetapi agak sukar untuk menerangkannya dengan tegas.
Hanya dalam sudut yang sangat kecil cahaya menembusi kawasan bayang-bayang, jadi kami hampir tidak menyedarinya. Walau bagaimanapun, jika terdapat banyak halangan kecil di laluannya, jarak antaranya hanya beberapa panjang gelombang cahaya, kesan ini menjadi agak ketara.
Jika kejatuhan hadapan gelombang jatuh pada satu halangan yang besar, bahagian yang sepadan dengannya "jatuh", yang boleh dikatakan tidak menjejaskan kawasan yang tinggal di hadapan gelombang ini. Jika terdapat banyak halangan kecil di laluannya, ia berubah akibat pembelauan supaya cahaya yang merambat di belakang halangan akan mempunyai hadapan gelombang yang berbeza secara kualitatif.
Transformasi sangat kuat sehinggakan cahaya mula menyebar ke arah lain. Ternyata pembelauan membolehkan kita mengubah muka gelombang asal menjadi yang sama sekali berbeza. Oleh itu, pembelauan ialah mekanisme di mana kita memperoleh hadapan gelombang baharu. Peranti yang membentuknya dengan cara di atas dipanggil grating difraksi. Mari bincangkan dengan lebih terperinci.
Kisi pembelauan
Ini ialah pinggan kecil dengan sapuan selari lurus nipis (garisan) dikenakan padanya. Mereka dipisahkan antara satu sama lain dengan seperseratus atau bahkan seperseribu milimeter. Apakah yang berlaku jika pancaran laser bertemu dengan jeriji dalam perjalanannya, yang terdiri daripada beberapa jalur gelap dan terang yang kabur? Sebahagian daripadanya akan terus melalui jeriji, dan sebahagiannya akan bengkok. Oleh itu, dua rasuk baru terbentuk, yang keluar dari jeriji pada sudut tertentu ke rasuk asal dan terletak di kedua-dua belahnya. Jika satu pancaran laser mempunyai, sebagai contoh, hadapan gelombang rata, dua pancaran baru yang terbentuk pada sisinya juga akan mempunyai hadapan gelombang rata. Oleh itu, melaluipancaran laser parut difraksi, kami membentuk dua muka gelombang baharu (rata). Nampaknya, kisi pembelauan boleh dianggap sebagai contoh hologram yang paling mudah.
Pendaftaran Hologram
Pengenalan kepada prinsip asas holografi harus dimulakan dengan kajian dua hadapan gelombang satah. Berinteraksi, mereka membentuk corak gangguan, yang dirakam pada plat fotografi diletakkan di tempat yang sama dengan skrin. Peringkat proses (yang pertama) dalam holografi ini dipanggil rakaman (atau pendaftaran) hologram.
Pemulihan imej
Kami akan menganggap bahawa salah satu gelombang satah ialah A, dan yang kedua ialah B. Gelombang A dipanggil gelombang rujukan, dan B dipanggil gelombang objek, iaitu, dipantulkan daripada objek yang imejnya tetap.. Ia mungkin tidak berbeza dalam apa jua cara daripada gelombang rujukan. Walau bagaimanapun, apabila mencipta hologram objek sebenar tiga dimensi, muka gelombang cahaya yang jauh lebih kompleks yang dipantulkan daripada objek itu terbentuk.
Corak gangguan yang dipersembahkan pada filem fotografi (iaitu imej parut pembelauan) ialah hologram. Ia boleh diletakkan di laluan pancaran utama rujukan (pancaran cahaya laser dengan hadapan gelombang rata). Dalam kes ini, 2 hadapan gelombang baru terbentuk pada kedua-dua belah. Yang pertama ialah salinan tepat hadapan gelombang objek, yang merambat dalam arah yang sama seperti gelombang B. Peringkat di atas dipanggil pembinaan semula imej.
Proses holografik
Corak gangguan yang dicipta oleh duagelombang koheren satah, selepas rakamannya pada plat fotografi, ia adalah peranti yang membolehkan, dalam kes pencahayaan salah satu gelombang ini, memulihkan gelombang satah lain. Oleh itu, proses holografik mempunyai peringkat berikut: pendaftaran dan "penyimpanan" seterusnya bagi hadapan objek gelombang dalam bentuk hologram (corak gangguan), dan pemulihannya selepas bila-bila masa apabila gelombang rujukan melalui hologram.
Hadapan gelombang objektif sebenarnya boleh menjadi apa sahaja. Sebagai contoh, ia boleh dipantulkan daripada beberapa objek sebenar, jika pada masa yang sama ia adalah koheren dengan gelombang rujukan. Dibentuk oleh mana-mana dua hadapan gelombang dengan koheren, corak gangguan ialah peranti yang membenarkan, disebabkan pembelauan, untuk mengubah satu daripada hadapan ini kepada yang lain. Di sinilah kunci kepada fenomena seperti holografi tersembunyi. Dennis Gabor ialah orang pertama yang menemui hartanah ini.
Pemerhatian imej yang dibentuk oleh hologram
Pada zaman kita, peranti khas, projektor holografik, mula digunakan untuk membaca hologram. Ia membolehkan anda menukar imej daripada 2D kepada 3D. Walau bagaimanapun, untuk melihat hologram mudah, projektor holografik tidak diperlukan sama sekali. Mari kita bincangkan secara ringkas tentang cara melihat imej sedemikian.
Untuk memerhatikan imej yang dibentuk oleh hologram paling ringkas, anda perlu meletakkannya pada jarak kira-kira 1 meter dari mata. Anda perlu melihat melalui jeriji pembelauan ke arah di mana gelombang satah (dibina semula) keluar daripadanya. Oleh kerana ia adalah gelombang satah yang memasuki mata pemerhati, imej holografik juga rata. Ia kelihatan kepada kita seperti "dinding buta", yang diterangi sama rata oleh cahaya yang mempunyai warna yang sama dengan sinaran laser yang sepadan. Oleh kerana "dinding" ini tidak mempunyai ciri khusus, adalah mustahil untuk menentukan sejauh mana ia. Nampaknya seolah-olah anda melihat dinding lanjutan yang terletak di infiniti, tetapi pada masa yang sama anda hanya melihat sebahagian daripadanya, yang boleh anda lihat melalui "tingkap" kecil, iaitu hologram. Oleh itu, hologram ialah permukaan bercahaya seragam di mana kita tidak perasan apa-apa yang patut diberi perhatian.
Kisi pembelauan (hologram) membolehkan kita melihat beberapa kesan mudah. Mereka juga boleh ditunjukkan menggunakan jenis hologram lain. Melewati parut pembelauan, pancaran cahaya terbelah, dua pancaran baru terbentuk. Rasuk laser boleh digunakan untuk menerangi sebarang parut pembelauan. Dalam kes ini, sinaran harus berbeza dalam warna daripada yang digunakan semasa rakamannya. Sudut lentur bagi rasuk warna bergantung pada warna yang dimilikinya. Jika ia berwarna merah (panjang gelombang terpanjang), maka rasuk sedemikian dibengkokkan pada sudut yang lebih besar daripada rasuk biru, yang mempunyai panjang gelombang terpendek.
Melalui parut difraksi, anda boleh melangkau campuran semua warna, iaitu putih. Dalam kes ini, setiap komponen warna hologram ini dibengkokkan pada sudutnya sendiri. Keluaran adalah spektrumserupa dengan yang dicipta oleh prisma.
Penempatan strok parut pembelauan
Pukulan jeriji pembelauan hendaklah dibuat sangat rapat antara satu sama lain supaya lenturan sinar dapat dilihat. Sebagai contoh, untuk membengkokkan rasuk merah sebanyak 20°, jarak antara lejang tidak boleh melebihi 0.002 mm. Jika ia diletakkan lebih rapat, pancaran cahaya mula membengkok dengan lebih banyak lagi. Untuk "merakam" parut ini, plat fotografi diperlukan, yang mampu mendaftarkan butiran halus tersebut. Di samping itu, adalah perlu bahawa plat kekal dalam keadaan tidak bergerak sepenuhnya semasa pendedahan, serta semasa pendaftaran.
Gambar boleh menjadi kabur dengan ketara walaupun dengan pergerakan yang sedikit, dan begitu banyak sehingga ia tidak dapat dibezakan sepenuhnya. Dalam kes ini, kita tidak akan melihat corak gangguan, tetapi hanya plat kaca, seragam hitam atau kelabu di seluruh permukaannya. Sudah tentu, dalam kes ini, kesan pembelauan yang dijana oleh parut pembelauan tidak akan dihasilkan semula.
Transmisi dan hologram reflektif
Kisi pembelauan yang telah kita pertimbangkan dipanggil transmissive, kerana ia bertindak dalam cahaya yang melaluinya. Jika kita menggunakan garis parut bukan pada plat lutsinar, tetapi pada permukaan cermin, kita akan mendapat parut pembelauan reflektif. Ia memantulkan warna cahaya yang berbeza dari sudut yang berbeza. Sehubungan itu, terdapat dua kelas besar hologram - reflektif dan transmissive. Yang pertama diperhatikan dalam cahaya yang dipantulkan, manakala yang kedua diperhatikan dalam cahaya yang dipancarkan.
