Оптика голограммы
Теперь мы подходим к последнему, совершенно необычному применению лазеров, причем главное в этом случае не интенсивность и не монохроматичность света лазера, а его когерентность. Рождение фотографии нового типа самым неожиданным образом определяется тем, что газовый лазер может обеспечить нас ярким непрерывным (т. е. не импульсным) источником весьма когерентного света. В этом методе вся оптическая информация, исходящая от объекта, реализуется в виде трехмерного изображения, вследствие чего ему присвоено наименование голография от греческого holos, что просто означает «все целиком». Голография — это способ воссоздания изображения, опирающийся на дифракцию когерентного света, отраженного объектом.
Основная идея голографии была высказана в 1949 г. Габором в Лондоне, но только появление лазера, дающего когерентный свет, позволило применить этот метод на практике, хотя теоретические представления уже давно были развиты Габором! Первые, удачные голограммы были получены только в 1963 г. Голография замечательна тем, что изображение объектов строится вообще без помощи линз.
Когда мы видим освещенный предмет, мы по существу видим свет, дифрагировавший от деталей предмета. Если мы выберем для освещения предмета когерентный свет, то все дифрагировавшие лучи будут когерентными. Эти лучи содержат всю информацию о внешнем облике предмета. В качестве источника когерентного света можно использовать лазер. Если дифрагированный от предмета когерентный свет упадет на фотопластинку, то дифрагированные лучи будут интерферировать между собой, образуя странную смесь из точек, черточек и полосок, которые не имеют ничего общего с оригиналом, но эта весьма сложная интерференционная картина на самом деле содержит всю оптическую информацию о внешнем облике предмета.
Согласно теории, удобнее, чтобы на фотопластинку падал не просто дифрагировавший от предмета когерентный свет, а его смесь с прямым когерентным светом от того же источника. Тогда на пластинке происходит интерференция прямого когерентного света с дифрагировавшим когерентным светом.
Способ создания голограмм. Пучок когерентного света исходит из газового лазера. Часть света, идет прямо к предмету О (например, вазе с цветами). Набор дифрагировавших от предмета волн падает на фотопластинку. Сюда же падает прямой свет от лазера. На поверхности пластинки происходит интерференция двух когерентных пучков — дифрагированного и отраженного. Результат интерференции запечатлевается на пластинке. Полученное изображение, называемое голограммой, выглядит как бессмысленный набор близких друг к другу интерференционных полос и пятен неправильной формы. Важно осознать, что полная информация, скрытая в этой интерференционной картине, гораздо обширнее тех сведений, которые может дать обычная фотография. Ибо обычная фотография регистрирует только интенсивность лучей света, дифрагированных объектом, тогда как голограмма несет в себе также сведения и о фазах, т. е. о пространственном расположении деталей объекта. Таким образом, голограмма позволяет воссоздать пространственное изображение первоначального объекта.
Изображение может быть воссоздано путем обращения системы, а именно освещения самой голограммы когерентным светом лазера. Все, что необходимо, — это осветить негатив голограммы параллельным пучком света газового лазера, падающим перпендикулярно к негативу. (подробнее - читать далее)