Голографические материалы - Физический факультет КемГУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра общей физики
КУРСОВАЯ РАБОТА
«Голографические материалы»
Кушнарёва Дмитрия Васильевича,
студента 3 курса
«Химическая физика»
Научный руководитель:
к.х.н., ст. преподаватель
кафедры общей физики
Просвиркина Е.В.
Кемерово 2008
СОДЕРЖАНИ
Е
ВВЕДЕНИЕ…….………….…………………………….……...………...…3
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О
ГОЛОГРАФИИ…………………………………3
Критические замечания о методе
фотографирования……...3
Понятие о
голографии…….…………………………….……….….4
ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЁМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Голографирование плоской
волны………………………….…..4
Голографирование сферической
волны…...………….………6
Запись голограмм в объёмных
средах…………………………...9
Получение цветного
изображения…………………….………11
Цифровые методы записи
голограмм…………………….…..11
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
ГАЛОГЕНИДА
СЕРЕБРА…………………………………………12
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ…………………………..……..13
4.1 2D (двухмерная)
голограмма…………………………………..….13
4.2 3D (трёхмерные)
голограммы…………………………………..14
4.3 2D/3D голограмма…………………………………………………15
5. ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА
ПРАКТИКЕ
5.1 Исторические
ВВЕДЕНИЕ

Если мы посмотрим внимательно на
человеческое существо, мы сразу же
заметим, что это уникальная голограмма:
самодостаточная, саморегенерирующая, и
обладающая собственным знанием. И если
мы очистим это существо т планетарного
контекста, мы быстро поймём, что
человеческая форма похожа на мандалу или
символическую поэму, поскольку внутри этой
поэмы живёт полная информация о разных
физических, социальных, психологических и
эволюционных контекстах, внутри которых
она развивалась. Д-р Кен Дихтвальд в книге
«Голографическая парадигма» (Кен Уилбер)
[1].
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОЛОГРАФИИ
1.1. Критические замечания о методе
фотографирования


При фотографировании, как известно, изображение
трёхмерного предмета проектируется на плоскость. При этом
резкое изображение получается только для тех частей
предмета, которые лежат в плоскости наводки фотоаппарата.
Уменьшая радиус диафрагмы объектива (проигрывая при этом
в светосиле), можно увеличить глубину резкости. Полученное
этим способом плоское изображение практически не содержит
информации о том, на каких расстояниях находятся отдельные
точки предмета (информации об объёмности предмета). Это
объясняется тем, что информация о фазе световой волны при
фотографировании полностью теряется и происходит
регистрация только квадрата напряжённости электрического
вектора светового поля, усредненного по всем фазам световой
волны.
Фотография обладает ограниченными изобразительными
возможностями. Она не позволяет обозревать изображённый
объект с разных сторон. Например, если человек снят на фоне
здания, то на фотографии никак нельзя увидеть ту часть
здания, которая закрыта телом человека, также нельзя
определить удалённость здания от человека, как бы мы не
меняли положение головы. Следовательно, в фотографии
полностью отсутствует так называемый эффект
параллактического смещения, что приводит к отсутствию
объёмности предмета и ощущения глубины пространства [2].
1.2. Понятие о голографии




Существует принципиально новый метод «фотографирования»,
лишенный всех вышеперечисленных недостатков. Этот новый
метод, называется голография(в переводе с греческого
означает «полная запись»).
Голография – это отрасль науки и техники, предметом
изучения которой являются процессы записи и последующего
воспроизведения информации об объекте, содержащейся в
физически реализуемых или математически описываемых
волновых полях, с использованием законов дифракции и
интерференции волн и в которой решаются технические
задачи использования этой информации.
Идея голографического метода была сформулирована 1948 г.
английским физиком Д. Габором. За этот метод в 1971 году ему
была присуждена Нобелевская премия. В 60-х годах схему
получения голограмм Габора усовершенствовали американские
ученые Э. Лейт и Ю. Упатниекс. Независимо от них советский
ученый Ю. Н. Денисюк опубликовал в 1962 г. результаты
своих работ, связанных с получением и восстановлением
трехмерных отражательных голограмм.
Термин «голография» в переводе с греческого означает
«полная запись», т.е. имеется в виду, что голографический
метод обеспечивает регистрацию амплитуды и фазы волнового
поля. Под голограммой понимают носитель с записанным
волновым полем, образующимся при наложении объектной и
опорной волн в области их пересечения [3].
2. ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЁМНОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ
2.1. Голографирование плоской волны
Рис.1 Регистрация
интерференционной картины
от двух плоских волн 0 и
1(справа от H показано
распределение
освещённости).
Рис.2 Восстановление волны 1 с
помощью просвечивающей волны.
2.2. Голографирование сферической
волны
Рис.3 Регистрация
интерференционной
картины.
Рис.4 Просвечивание
голограммы.
Рис. 5 Формирование изображений S',S'' частью
голограммы, показанной
справа.
2.3. Запись голограмм в объёмных
средах
Рис. 6 Голографирование в
объёмной среде:1 – опорная волна;
2 – фотопластинка; 3- объектная
волна; 4 – предмет.
Рис. 7 Голографирование в объёмной среде:
1 – источник сплошного спектра; 2 –
восстанавливающая волна; 3 – голограмма; 4
– мнимое изображение; 5 – частично
отражающие поверхности.
Рис. 8 Голографирование в объёмной
среде: 1 – источник сплошного
спектра;
2 – восстанавливающая волна; 3 –
голограмма; 4 – действительное
изображение; 5 - частично
отражающие поверхности.
2.4. Получение цветного изображения
• Возможно также получение
цветных голографических
изображений. Для этого в
фотопластинке нужно
зарегистрировать три
элементарных голограммы при
длинах волн синего, зеленого и
красного света. При
восстановлении голограммы
белым светом каждая из
элементарных голограмм
формирует свое изображение в
соответствующем цвете. Эти три
изображения образуют
полноцветную картину, подобно
2.5. Цифровые методы записи голограмм
Каждый микроскопический участок поверхности голограммы
представляет собой дифракционную решетку в виде чередования
светлых и темных полос. Эта совокупность может быть получена не
только путем съемки реального объекта, но и путем синтеза из
отдельных элементов. Под цифровыми методами синтеза (записи)
голограмм обычно понимают такие методы записи, при которых
голограмма записывается из отдельных элементов по предварительно
заданной программе. Цифровая голограмма может состоять как из
отдельных элементарных голограмм (обычно плоских дифракционных
решеток), так и из отдельных элементов (штрихов). Цифровые
голограммы сегодня – это практически только рельефные голограммы,
записываемые, как правило, на слоях фоторезиста. Это
обстоятельство вызвано отсутствием подходящих средств и
материалов для цифровой записи трехмерных голограмм.
Синтез голограммного изображения осуществляется путем решения
задачи, каково должно быть чередование полос для того, чтобы при
его восстановлении получить требуемое изображение. Современное
программное обеспечение позволяет рассчитать дифракционную
структуру, при восстановлении которой может быть получено даже
трехмерное изображение объекта.
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ
ПРИМЕНЕНИЕ.
Рис. 9 2D голограмма
Двухмерная голограмма представляет собой набор дифракционных решеток, различающихся частотой и
углом наклона штрихов. Строго говоря, это не голограммы, а дифракционные оптические элементы,
синтезированные, как правило, из отдельных дифракционных решеток. Этот набор образует плоское
многоцветное изображение (Рис. 9). При изменении угла наблюдения меняется цвет отдельных частей
изображения. 2D голограммы характеризуются высокой яркостью дифракционной картины и
нетребовательностью к качеству источника света. По сравнению с другими видами голографических
изображений, они сравнительно легко подделываются или имитируются и потому сами по себе редко
используются для защиты, за исключением малоценных товаров[5].
4.2. 3D (трёхмерные) голограммы
Рис.10 3D голограмма.
3D-голограммы представляют собой трехмерные изображения объектов,
обладающих шириной, длиной и глубиной. Простейший пример трехмерной
голограммы - изображение голубя на карточке VISA (Рис. 10).
7. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
Талбот Майкл, Майкл Талбот «Голографическая
вселенная» ИД «София» 2004 С. 71.
Годжаев Н.М., Н.М. Годжаев «Оптика» Изд.
«ВЫСШАЯ ШКОЛА» М.,1977 С. 204.
Заказнов Н.П., Н.П. Заказнов «Прикладная оптика»
Изд. «ЛАНЬ» 2007 С. 87.
Ландсберг Г.С., Г.С. Ландсберг «Оптика» Изд.
«НАУКА», М.,1976 С. 237-241.
www.holoprint.ru/rus/holorgaphy3.htm.
edm2007.narod.ru/enews9.html.
Бричкин С.П., Разумов В.Ф., С.П. Бричкин, В.Ф.
Разумов «Машиностроитель» №2. Изд. «ВиражЦентр».
www.pakkograff.ru/reader/articles/materials/label/157.ph
p.
www.crst.ru/rus/holo_1.htm.
www.bestreferat.ru/referat-59260.html.