Голография. Жарық өрісін жазып алу және оны қалпына келтіру

Кә дімгі фотографияда фотопластинкағ а жарық ө рісі жайындағ ы ақ параттың бір бө лігі, атап айтқ анда, жарық интенсивтігінің кең істіктік ү лестірілуі тіркеледі. Ал оптика ү шін маң ызды болатын ө ріс фазасының кең істіктік ү лестірілуі жайындағ ы ақ парат толығ ынан жоғ алады.

Осығ ан байланысты жарық ө рісін жазып алу процесін амплитуда жайында да, фаза жайында да ақ парат сақ талатындай етіп қ ұ руғ а болмас па екен? –деген сұ рақ туады. Мұ ндай мү мкіндік бар екен. Толқ ындық ө рістерді жазып алудың осындай амалы голография деп аталады.

Голографияның негізгі идеясы ө те қ арапайым. Ол объектен келетін жарық ө рісінің (денелік толқ ынның) ө зін суретке тү сіріп алу емес, осы ө рістің (денелік толқ ынның) когерентті тірек толқ ынмен интерференциялану бейнесін суретке тү сіріп алу болады. Денелік толқ ын мен тірек толқ ынның фотопластинкағ а жазылып алынғ ан интерференциялық суреті голограмма деп аталады. Интерференциялық суреттің тү рі интерференцияланушы ө рістердің амплитудаларына ғ ана емес, бұ лардың фазаларына да тә уелді болатындық тан, голограммада денелік толқ ын жайында барлық ақ парат- ө рістің амплитудасы да, фазасы да тіркелген болады. Денелік толқ ынды қ алпына келтіру (қ айта шығ арып алу) ү шін голограмманы тірек толқ ынмен жарық тандыру жеткілікті.

Жарық ө рісін голографияда жазып алу жә не қ алпына келтіру схемасы 3-суретте кө рсетілген. Голограмманы алу ү шін когерентті лазер шоғ ы екіге бө лінеді. Бір шоқ (сигналдық немесе денелік) объекті жарық тандырады, ал екінші шоқ (тірек) тікелей фотопластинкағ а тү седі. Объект шағ ылдырғ ан жарық денелік шоқ ты береді жә не ол да фотопластинкағ а бағ ытталып, сонда тірек толқ ынмен интерференцияланады. Интерференция суреті фотопластинкада тіркеледі жә не фотопластинка ө ң делгеннен кейін ол голограмма болады. Жарық ө рісін қ алпына келтіру (қ айта шығ ару) ү шін голограммадан тірек шоқ ты ө ткізеді. Тірек шоқ голограммада дифракцияланады, осының нә тижесінде дифракцияланғ ан толқ ындар пайда болады, бұ лардың біреуі ө зінің қ ұ рылымы бойынша объектілік (денелік) толқ ынды дә л қ айталайды. Осылай жарық ө рісінің қ алпына келуі іске асады. Енді голографияда жарық ө рістері қ алай жазылып алынады жә не олар қ алай қ алпына келтірілетіндігін формулалар кө мегімен кө рсетейік.

Когерент жарық пен жарық тандырылғ ан мө лдір, не мө лдір емес (3-сурет) дене фотопластинка алдына орналастырылады. Денеден шағ ылғ ан жарық толқ ыны фотопластинкағ а тү седі; бұ л денелік немесе сигналдық толқ ын (шоқ, сә уле) делінеді. Бұ ғ ан қ оса фотопластинкағ а денені жарық тандыратын лазерден тікелей жарық толқ ыны бағ ытталады; ол тірек толқ ын деп аталады. Фотопластинка айқ ындалып негатив алынады. Бұ л голограмма. Мү нда дененің кескіні екі когерент толқ ынның (тірек жә не денелік) қ осылуы нә тижесінде пайда болатын нә зік жә не кү рделі интерференциялық жолақ тар кө рінісі арқ ылы тіркеледі.

Сонымен, дене жайындағ ы мә лімет голограммада интерференциялық кө рініс тү рінде тіркелген болады. Осы мә ліметті оқ у (қ алпына келтіру) ү шін голограмманы когерент шоқ пен жарық тандыру керек (3в- сурет). Енді бұ л толқ ын оқ ығ ыш (қ алпына келтіруші) толқ ын деп аталады. Осындай толқ ынмен голограмма жарық тандырылады. Осы сә тте голограммағ а терезеден қ арағ андай қ арасақ, онда дененің ү ш ө лшемді нақ ты кескінін кө реміз. Кескінді қ алпына келтіру (оқ у) когерент оқ ығ ыш толқ ынның (дифракциялық тор болып саналатын интерференциялық жолақ тар жү йесі тіркелген) голограммада дифракциялану нә тижесінде орындалады. Ескеретін нә рсе, тірек толқ ын мен қ алпына келтіруші толқ ынның толқ ын ұ зындық тары бірдей болуы шарт емес.

Сонымен, кескін алудың голографиялық ә дісі екі сатылы болады. Бірінші кезең де дененің голограммасы алынады (голограмманы жазу); екінші кезең де голограммадан дененің кө рінетін кескіні қ алпына кетіріледі (голограмманы оқ у). Голограмманы жазу когерент жарық толқ ындарының интерференция қ ұ былысына, ал оны оқ у - жарық толқ ындарының дифракция қ ұ былысына, негізделген.