←предыдущая следующая→
1 2 3 4
Содержание
Вступление 3
1 Голография в измерительной технике 5
1.1 Применение голографии 5
1.2 Методы и средства голографии 12
2 Оптическая голография 14
2.1 Голография станционарных объектов 14
2.2 Методы галографии динамических объектов и нестанционарных
процессов 16
3 Голографические системы СВЧ диапазона. Системы
топографической регистрации с получением
восстановленного изображения в реальном масштабе времени 20
4 Заключение 24
5 Список использованных источников 25
Вступление
В 1948 г. английский ученый Д. Габор предложил метод запи¬си и восстановления волнового фронта, который назвал гологра¬фией (от греческого слова «голос», что означает весь).
Голографический метод записи волновых фронтов на фотопластин¬ке (голограмме) в отличие от фотографического, дающего только плос¬кое изображение объекта, дает полный образ объекта.
Активное развитие голографии началось с 1962—1963 гг. с появле¬нием лазеров, обеспечивающих возможность получения когерентного излучения, необходимого для записи голограмм.
Д. Габор в 1971 г. за изобретение голографии был удостоен Нобелевской премии. Ю.Н. Денисюку за предложенный метод записи голо¬грамм и последующие работы в области голографии в 1971 г. присужде¬на Ленинская премия. Столь высокая оценка работ основоположников голографии свидетельствует о важности этой отрасли науки и техники.
Голография возникла на базе двух технических наук: оптики и ра¬диотехники.
В оптике наблюдают и изучают законы прохождения про¬странственных спектров и образов объектов через оптические тракты.
Причем классическая оптика изучает линейные преобразования пространственных образов (спектров) оптическими системами. В радиотех¬нике наблюдают и изучают законы прохождения временных сигналов через радиотехнические тракты, в которых, как правило, присутству¬ют преобразователи (модуляторы, детекторы, корреляторы), соверша¬ющие нелинейные преобразования временных сигналов.
3
В голографии, как и в оптике, подвергаются обработке и наблюде¬нию пространственные спектры и образы объектов, но они проходят через тракты, содержащие, как и в радиотехнике, нелинейные элементы, которые по своему действию эквивалентны радиотехническим детекто¬рам, модуляторам, корреляторам.
Таким образом, голографический процесс аналогичен процессу
в радиотехническом передающем или приёмном тракте, в котором временные сигналы, являющиеся функциями одной координаты времени, заменены на пространственные образы, в общем случае зависящие также от времени, т. е. являющиеся функциями трёх или четырёх ко¬ординат. Уже только из этого очевидны огромные возможности голографии, позволяющие воспроизвести практически все известные в ра¬диотехнике процессы, но с увеличением на три единицы количества сте¬пеней свободы.
4
1 Голография в измерительной технике
1.1 Применения голографии
Голография — это метод записи волнового фронта, рассеянного объектом на некотором регистраторе (например, на плоской фотопла¬стинке), и последующего восстановления записанного волнового фрон¬та. Она позволяет получать с помощью одного измерительного прибо¬ра, одновременно очень большую и, как правило, непрерывную ин¬формацию об объекте измерения. В отличие от обычной фотографии на фотопластинке (голограмме) записывается не изображение объекта, а волновая картина рассеянного объектом света. Голограмма получает¬ся в результате интерференции разделенного на две части монохрома¬тического потока электромагнитного (или акустического) излучения: рассеянного телеграфируемым объектом и прямого (опорного) пуч¬ка, падающего на голограмму, минуя объект. Интерференционная картина, зарегестрированная на проявленной фотопластинке в резуль¬тате сложения волновых фронтов, отображается на ней в виде совокуп¬ности интерференционных полос с различной плотностью почернения. Наибольшая плотность почернения соответствует волновым фронтам, пришедшим в фазе (где поля складываются), а наименьшая — волно¬вым фронтам, пришедшим в противофазе. Таким образом, отображаемая на голограмме картина волновых фронтов в общем случае не имеет сход¬ства с реальным объектом и тем не менее содержит информацию об объекте.
При восстановлении записанного на фотопластинке волнового поля голограмма просвечивается только опорным лучом. В резуль¬тате возникают два видимых объемных изображения голографируемого объекта — мнимое и действительное. При фотографировании мни¬мого изображения фотоаппарат можно фокусировать на отдельные де¬тали объекта, расположенные на различных расстояниях от плоскости голограммы. Действительное изображение в различных его сечениях может регистрироваться непосредственно на фотопластинку без при¬менения фотоаппарата.
5
Голограммы обладают рядом интересных свойств. Так, например, волна от каждой точки диффузно отражающего объекта (либо прозрач¬ного объекта, освещенного через диффузный рассеиватель) распределя¬ется по всей голограмме. Если такую голограмму разбить на куски, то по любому из них можно восстановить изображение всего объекта. Интересным свойством восстановленных голографических изображений является возможность их взаимодействия с реальными объектами, освещенными тем же источником, что и голограмма, либо с другими голографичёскими изображениями. На этом свойстве основаны голографическая интерферометрия, пространственная фильтрация и распо¬знавание образов . Не менее интересной является возможность регистрации ряда голограмм на одну фотопластинку при помощи не¬скольких опорных пучков, падающих на нее под различными углами. Вращая такую фотопластинку при восстановлении, можно наблю¬дать десятки кадров быстро протекающих процессов.
Благодаря возможностям, свойственным голографии, голографический метод находит многочисленные практические применения. Большинство этих применений относится к технике измерений раз¬личных станцинарных и динамических объектов. Из практических применений голографии в оптическом диапазоне частот в первую очередь следует отметить объёмные измерения при помощи стереоско¬пических и интерферометрических методов.
Стереоскопические методы позволяют определять, так же как это делается в фотограмметрии, форму объекта по его объёмному голограческому изображению и координаты характерных точек объекта. Такие измерения можно производить методом «реальной марки», тоесть с помощью фотодатчика, автоматически перемещающегося в области действительного изображения объекта. Для увеличения точности и удобства измерения на поверхности объёмного изображения создают систему линий путем последовательной записи на одной и той же пластинке двух голограмм с незначительным различием в длине ВОЛНЫ источника излучения либо с двумя близкими по углу с сигналь¬ными лучами.
6
Для этих же целей объект может быть помещен в сосуд, который поочередно заполняют двумя различными газообразньми средами с заранее известными показателями преломления.
Используя стереоскопические методы, можно по объемным голографическим изображениям определять форму осколков взрыва, пузырей в газожидкостном потоке, а также координаты их центров, следы треков в пузырьковых камерах, обнаруживать патологические изменения внутреннего строения глаза человека по его трехмерному изображению. При этом в отличие от обычных стереоскопических изображений голографическое изображение может рассматриваться с различных ракурсов, вплоть до получения полного изображения объекта с углом обзора 360°.
Голографические методы регистрации объемных изображений имеют особое значение в микроскопической технике. Так как микроскоп с большим увеличением имеет очень небольшую глубину поля зрения, с его помощью можно одновременно наблюдать только небольшие участ¬ки сцены, которые находятся в непосредственной близости от фокаль¬ной плоскости микроскопа. Для наблюдения всей сцены по глубине необходимо производить перефокусировку микроскопа. Если предметом изучения являются движущиеся микрообъекты, например живые ор¬ганизмы в некотором объеме жидкости, то за время перефокусировки микроскопа микроорганизмы могут переместиться в пределах сцены, что может создать искаженное представление об изучаемых объектах , и их количестве. Техника голографии позволяет преодолеть эту трудность. Для .этого необходимо произвести голографирование изучаемой области через объектив микроскопа, имеющий сравнительно большую глубину резкости, с помощью импульсного источника излучения либо с помощью скоростной кинокамеры при непрерывном излучений.
7
Полученные объемные изображения следует затем рассматривать через окуляр микроскопа, который можно фокусировать на различ¬ные плоскости полученной объемной картины «застывших микроорганизмов».
←предыдущая следующая→
1 2 3 4
|
|