г) ГЗУ постійного типу (ГПЗУ).
2) Носії інформації для голографічних запам'ятовуючих пристроїв.
а) Проблеми застосування.
в) Відтворення голограм.
г) Створення голограм.
3) Голографічні запам'ятовуючі пристрої двійковій інформації.
1.Фізичні принципи голографії.
Голографія - метод отримання об'ємного зображення об'єкта, шляхом реєстрації і подальшого відновлення, хвиль винайдений англійським фізиком угорського походження Д. Габором в 1948 р
Хвилі можуть бути при цьому будь-які - світлові, рентгенівські, корпускулярні, акустичні і т.д.
Слово «голографія» походить від грецького # 972; # 955; # 959; # 964 ;, що означає «весь», «цілий». Цим винахідник хотів підкреслити, що в голографії реєструється повна інформація про хвилю - як амплітудна, так і фазова.
У звичайній фотографії реєструється лише розподіл амплітуди (точніше її квадрата) в двовимірної проекції об'єкта на площину фотознімку. Тому, розглядаючи фотографію під різними кутами, ми не отримуємо нових ракурсів, не можемо, наприклад, побачити, що робиться за предметами, розташованих на передньому плані.
Голограма же відновлює НЕ двовимірне зображення предмета, а після розсіяною їм хвилі. Зміщуючи точку спостереження в межах цього хвильового поля, ми бачимо предмет під різними кутами, відчуваючи його об'ємність і реальність.
Фізична основа голографії - вчення про хвилях, їх інтерференції і дифракції, що зародився ще в XVII столітті при Гюйгенс. Вже на початку XIX століття Юнг, Френель і Фраунгофер у своєму розпорядженні достатні знаннями, щоб сформулювати основні принципи голографії. Цього, однак, не сталося аж до робіт Габора, хоча багато вчених в другій половині XIX і початку XX століття - Кірхгоф, Релей, Аббе, Вольфке, Бе6рш, і Брегг - підходили до принципів голографії досить близько. Можна було пояснити це тим що вони не мали технічних засобів для реалізації голографії. Однак це не так: Габор в 1947 році також не мав лазера і робив свої перші досліди зі ртутної лампою в якості джерела світла. І тим не менше Габор зміг з повною визначеністю сформулювати ідею відновлення хвильового фронту і вказати метод її здійснення. Не дивлячись на це, труднощі пов'язані з отриманням голограм, залишалися настільки істотними і розвиток голографії йшло так повільно, що до 1963 року Габор «майже забув про неї» .в 1963годуамемреканци Е. Лейт і Ю. Упатнієкс вперше отримали лезерние голограми. За рік до цього вони запропонували свою «двулучевой схему», значно удосконаливши вихідну схему Габора.
Відповідно до принципу Гюйгенса-Френеля дію вихідної, первинної, хвилі в довільній точці А можна замінити дією віртуальних джерел, розташованих на досить великій, віддаленої від точки А поверхні. Ці джерела повинні коливатися з тією ж амплітудою розсіяною будь-яким предметом. і тією фазою, які задані дійшла до них первинної хвилею, розсіяною будь-яким предметом (Рис1.) Елементарні сферичні хвилі, що випускаються вторинними джерелами, интерферируя, відновлять за поверхнею копію первинного хвильового поля. Око або будь-який інший приймач не зможе відрізнити цю копію від поля хвилі, розсіяною самим предметом, і спостерігач, таким чином, побачить уявне зображення цього предмета, хоча він уже прибраний.
1. Образотворча голографія.
Відмітна особливість образотворчих голограм - реалістичність відтворюваних ними тривимірних зображень, які часто важко відрізнити від реальних об'єктів. Ця особливість обумовлена тим, що при спеціальному освітленні голограма не тільки передає обсяг предметів з великим діапазоном яркостей, високим контрастом і чіткістю, але також дає можливість чітко спостерігати точне зміна відблисків і тіней в разі зміни кута спостереження при розгляданні цих предметів.
Розглянемо схему виготовлення відбивних голограм за методом Ю.Н. Денисюка, що отримала широке практичне застосування в образотворчої голографії.
Мал. Однопроменева схема запису відбивної голограми.
Пучок світла лазера 1 проходить через майже прозору фотопластинку 2, висвітлює об'єкт 4 і падає на фотопластинку з протилежного боку. Таким чином, фотопластинка висвітлюється двома пучками світла: об'єктним, відбитим від об'єкта, і опорним, що йде безпосередньо від лазера.
На малюнку представлено вертикальне розташування предметів, але не менш часто застосовується горизонтальне. Крім того, для більш якісного запису необхідний ще один елемент - точкова діафрагма- пластинка з діаметром в декілька мікрометрів, що встановлюється в фокусі позитивної лінзи. Для успішного зменшення шумових перешкод діаметр діафрагми слід вибирати за такою формулою:
де d - діаметр діафрагми, мкм; # 916; S - довжина хвилі світла, мкм; b - поперечний розмір фотопластинки, мм; l - відстань від діафрагми до фотопластинки, м.
Об'єкт зйомки або композицію з ряду предметів розміщують вертикально чи горизонтально в залежності від смислового змісту і жорстко закріплюють або безпосередньо на столі, або на масивній підставці, яка одночасно може служити частиною фону. Повинен бути передбачений жорсткий задній план, а бічні сторони в обсязі голографіруемой композиції можуть закриватися темним матеріалом або мати дзеркальні або розсіюють властивості і створювати додаткові бічні підсвічування.
Освітлення об'єкта визначається, по-перше, оптичною схемою зйомки, по-друге, оптичними та художніми особливостями голографіруемого об'єкта (дзеркальні і дифузні поверхні, тіні, порожнини і т.д.). Пряме освітлення одним пучком часто вже не передає особливостей композиції, а іноді обумовлює спотворення за рахунок різких тіней і відсутності напівтонів. Тому для отримання художньої голограми кращі многопучковие схеми. Двупучковий варіант схеми наведено на рис.
У будь-якому випадку необхідно максимально можливе зрівняння довжини шляхів поширення світла в опорному і об'єктних пучках, навіть якщо їх декілька.
Мал. Схема запису з поділом пучків.
Образотворчі голограми виготовляють і пропускають, особливо при практичній реалізації голографічного кінематографа і тривимірних дисплеїв. У цьому випадку використовується наступна схема (рис.), Коли опорний і об'єктний пучки падають на фотопластинку з одного боку. При цьому пучок світла лазера 1 після светоделітельной пластинки 2 йде по двох каналах. За допомогою дзеркала 3 і розширювальної лінзи 4 формується опорний пучок, що падає на фотопластинку 6. Розширювальна лінза 7 формує пучок, що висвітлює об'єкт 9. Відбитий від об'єкта пучок падає на фотопластинку з тієї ж сторони, що і опорний.
Пропускає голограму можна отримати з використанням лінзи, яка формує зменшене зображення в просторі. Якщо фотопластинку помістити в площину, пов'язану з будь-яким перерізом об'єкта, наприклад центральним або відповідним переднього плану, і висвітлити пластинку опорним пучком, то на ній буде зареєстрована пропускає голограма сфокусованого зображення. Так можна виготовляти образотворчі голограми у вигляді слайдів. У голографічному кінематографі ця схема є основою для отримання голографічних кінокадрів.
Мал. Запис пропускає образотворчої голограми.
Голограми, отримані в світлі лазера з однією довжиною хвилі, відтворюють монохромні зображення. Для отримання кольорових голограм, правильно відтворюють в єдиному зображенні деталі об'єкта різного кольору, необхідно реєструвати і потім відтворювати в найпростішому випадку три цветооделенних зображення об'єкта, наприклад червоне, зелене і синє.
Бажано виготовляти кольорові голограми на кольорових одношарових поліхроматичний голографічних фотоматеріалах. В цьому випадку експонування ведеться одночасно в трьох довжинах хвиль, як показано на схемі для зйомки відбивної голограми (рис.).
Тут 1a-1в - лазери, що випромінюють світло в червоній, зеленого і синього частинах спектра, 2a-2в - оптичні елементи, що дозволяють поєднати випромінювання трьох лазерів в одному пучку, 3 - дзеркало, 4 - лінза, що розширює сумарний пучок світла лазерів, 5 - фотопластинка, 6 - об'єкт.
При зйомці кольоровий пропускає голограми об'єкт висвітлюється трьома лазерами. Далі можливі два випадки: по-перше, коли опорні пучки трьох кольорів підсумовуються і падають на фотопластинку під одним і тим же кутом, по-друге, опорні пучки направляються на фотопластинку під різними кутами.
Мал. 8.4. Запис відбивної кольоровий голограми
У разі одношарового матеріалу незалежно від схеми зйомки спостерігається істотне зниження дифракційної ефективності та відносини сигнал / шум, що обмежує їх використання.
Мал. Схема запису пропускає кольоровий голограми без поділу (б) і з поділом (а) опорних пучків в просторі.
Для запису високоякісних кольорових голограм застосовують спосіб послідовної реєстрації трьох окремих
кольорових голограм. Для цього по одній з схем послідовно отримують часткові голограми на різних платівках з фотослоя, чутливими до зеленого, червоного і синього світла.
Інший спосіб - виготовлення часткових голограм в окремих шарах багатошарового фотоматеріалу на одній підкладці. Кожен шар сенсибілізіруєтся до одній ділянці спектра, причому зелено-і красночувствітельние шари десенсибілізуються до синьої зоні спектра. Останнє відноситься як до зйомки відбивних, так і пропускають голограм.
Важливо, щоб при відтворенні кольорового зображення з трьох частин не виникло помилкових зображень через дифракції світла різних довжин хвиль на різнойменних голограмних структурах.
При відновленні кольорових голограм на досить товстих шарах придушення помилкових зображень забезпечується спектральної селективність, що дозволяє використовувати для відновлення зображення джерело білого світла. У разі пропускає голограми немає можливості забезпечити спектральную селективність, тому для усунення помилкових зображень використовують кутову селективність голограм (для чого при записі опорні пучки заводяться під різними кутами).
Для всіх схем отримання кольорових голограм є такі загальні вимоги:
Необхідно точне дотримання взаємного кутового розташування джерел світла та голограми в процесах зйомки і відновлення.
Процес обробки і умови зберігання голограми не повинні призводити до змін товщини шарів часткових голограм.
При великій глибині об'єктів зйомки ці вимоги стають досить жорсткими.
Тепер необхідно сказати кілька слів про техніку відтворення голографічних зображень.
Демонстрування образотворчих голограм має забезпечувати комфортність і природність сприйняття глядачем. Якість зображення гарної голограми (без видимих дефектів, з високою яскравістю, малим рівнем шумів, з правильно розташованими і освітленими при зйомці об'єктами) визначається параметрами відновлює джерела світла: довжиною хвилі і спектром випромінювання, формою пучка, інтенсивністю і правильним розташуванням джерела світла і голограми.
На практиці навіть товстошарова емульсія в повному обсязі селективна, і для усунення хроматизму, який проявляється, як правило, у вигляді кольорових ореолів, і отримання глибоких монохромних зображень застосовують світлофільтри. Особливо доцільно використовувати ртутні лампи з малим тілом світіння, великою яскравістю і лінійчатим спектром. Часто використовують світло діапроектор.
Для відновлення пропускає голограми потрібно джерело світла з високоюмонохроматичністю, найчастіше - лазер. Але при використанні останнього доводиться або змиритися з властивим лазерному випромінюванню плямистим шумом (спекла), або як-то з ним боротися.
Більшість об'єктів в природних умовах висвітлюються зверху. Тому при розгляданні голографічного зображення об'єкта він сприймається природно, якщо тіні і відблиски на ньому зареєстровані в процесі освітлення при зйомці зверху під гострим кутом. Відповідні кути близькі до кута Брюстера. Відновлювальний джерело при цьому може бути укріплений на стелі, на стіні високо під стелею, на спеціальній стійці або в підвісі. Відновлювальний пучок, що падає на голограму, не повинен перекриватися головою або корпусом глядача, який може підійти близько до голограмі для розглядання дрібних деталей предметів, особливо творів мистецтва (рис).
Мал. Техніка відтворення при вертикальному і горизонтальному розташуванні образотворчих голограм
Образотворчі голограми знаходять все більше застосування в експозиціях музеїв. Є і ще один аспект образотворчої голографії - голографічний портрет, для отримання якого крім вище сказаного доводиться враховувати особливості імпульсних лазерів і вимоги техніки безпеки, коли краща схема освітлення з розсіює пластиною і двустадийному запис. Але спочатку розглянемо наступну тему.
Інформація про роботу «Голографія і її застосування»
проектується виходячи з розв'язуваних завдань і техніко-економічних обмежень, а потім отримані результати можуть бути віднесені до конкретного класу. Практична ефективність цієї класифікації невелика. 2. Загальні принципи побудови та застосування ІВС Створювана ІВС повинна забезпечувати досягнення поставлених перед нею цілей. Ці цілі можуть бути досягнуті різними способами. Тому повинні.
інший, двоступінчастий метод. На відміну від звичайної фотографії зображення, які виходять при відновленні записаного на голограмі, повністю не відрізняються від зображень реального предмета. Голографія дозволяє відтворити в просторі дійсну картину електромагнітних хвиль, тобто хвильову картину предмета тоді, коли Сама предмета вже немає. 2. голографирования. Відновлення.
-лазер міг би стати важливим елементом енергетики майбутнього. Зокрема, працюючи на космічній орбіті, він міг би передавати енергію на Землю у вигляді потужного лазерного променя. 2. ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРОВ 2.1 ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРНОГО ПРОМЕНЯ В ПРОМИСЛОВОСТІ І ТЕХНІКИ Оптичні квантові генератори та їх випромінювання знайшли застосування в багатьох галузях промисловості. Так, наприклад, в індустрії спостерігається.
1024 голограми, кожна з яких займає площу в один квадратний міліметр. Одна голограмма- сторінка книги, одна платівка - ціла велика книга. Багатообіцяючим є застосування голографії при розпізнаванні образів і символів, що дозволить створити читають автомати, що володіють великою надійністю. Голографічні пристрої з використанням звукових радіохвиль спільно зі світловими.