Билет 13 Понятие о голографии. Получение и восстановление голографических снимков. Особенности голографического снимка.

Голография (от греч. «полная запись») – особый способ фиксирования на фотопластинке структуры световой волны, отраженной предметом. При освещении этой пластинки (голограммы) пучком света зафиксированная на ней волна восстанавливается в почти первоначальном виде, так что при восприятии восстановленной волны глазом зрительное ощущение бывает практически таким, каким оно было бы при наблюдении самого предмета.

Обычно фотопластинку, на которой регистрируется голограмма, рассматривают как среду, обладающую двумя измерениями. Это верно лишь до тех пор, пока толщина светочувствительного слоя сравнима с расстоянием между соседними интерференционными полосами. Если слой много толще, то проявляются особые свойства фотопластинки как трехмерной среды, использованные для цветной фотографии. Ю. Н. Денисюк предложил использовать трехмерные среды для регистрации голограмм.

Если два интерферирующих пучка направлены навстречу друг другу (под углом α = 180°), то, как известно, в пространстве возникают стоячие волны - системы плоскостей узлов и плоскостей пучностей, расстояние между которыми равно λ/2. Если, в более общем случае, α≠180°, то нетрудно видеть, что расстояние между пучностями (или узлами) возрастает в 1/Sin α/2 раз и становится равным λ /2Sinα/2. Плоскости узлов и пучностей световых волн будут, как видно из рис. 4, направлены по биссектрисе угла α.

Если ввести в зону пересечения световых пучков светочувствительную фотографическую эмульсию, то система узлов и пучностей будет в ней зафиксирована в виде полупрозрачных отражающих слоев металлического серебра.

Такая трехмерная дифракционная решетка будет обладать следующими свойствами: 1) свет, зеркально отраженный от слоев, будет восстанавливать волну от предметов. Действительно отражающие слои, как уже было сказано, направлены по биссектрисе угла, который составляют интерферирующие лучи, что и обеспечивает указанное свойство голограмм (рис. 4, в); 2) нулевой порядок, а также действительное изображение не будет создаваться; 3) пучки, отраженные от разные слоев, будут усиливать друг друга только в случае, если они синфазны.

Существует возможность восстанавливать изображение с помощью источника сплошного спектра (лампы накаливания, солнца). Если голограмма экспонировалась в свете нескольких спектральных линий (например, синей, зеленой, красной), то каждая длина волны образует свою систему поверхностей. Соответствующей длины волны будут выделяться из сплошного спектра при восстановлении изображения, что и приведет к восстановлению не только структуры, но и спектрального состава световой волны, т. е. к получению цветного изображения.

Взаимное расположение опорного источника, голограммы и предмета может быть любым. Однако для возникновения у голограммы трехмерных свойств необходимо, чтобы на толщине эмульсии укладывалось, по крайней мере, несколько отражающих слоев. При заданной толщине эмульсии это требование определяет зоны, в которых голограмму можно считать трехмерной.

Толщина голографических фотоэмульсий - порядка нескольких микрон. Чтобы проявлялись трехмерные свойства голограммы, надо, чтобы отражающие слои располагались на расстояниях, в несколько раз меньших.

Открытие Ю. Н. Денисюка позволило создать высокоточные цветные объемные индикаторы. Их особенность состоит в том, что они не нуждаются в когерентной подсветке. Даже обычный солнечный свет в сочетании с толстослойной эмульсией в состоянии воспроизвести поразительные эффекты трехмерности. Но этого мало. Голограммы Денисюка чрезвычайно важны для врача-физиолога. Ведь не следует забывать также о чрезвычайной информативности цветовых характеристик медико-биологических объектов. Так, гемоглобин крови, содержащий железо, служит в организме главным образом как переносчик кислорода. В состав молекулы гемоглобина входят четыре иона железа в степени окисления + 2. Каждый из них способен соединяться с двумя атомами кислорода. Реакция с кислородом обратима: он поглощается в легких, где его сравнительно много, и освобождается в тканях, где кислорода мало. При этом происходит изменение цвета крови. Гемоглобин, содержащий кислород, окрашивает артериальную кровь в ярко-красный цвет, а гемоглобин, лишенный кислорода, придает крови темно-красный цвет. Это происходит без изменения состояния иона железа: он находится всегда в одном и том же состоянии окисления +2. Но вот, если кровяные тельца на голографическом индикаторе приобретают коричневатый оттенок, это свидетельствует о начале серьезных изменений в организме, поскольку при этом железо приобретает степень окисления +3.