|
Согласно принципу Гюйгенса — Френеля, можно
восстановить картину волнового поля, образованного электромагнитной волной, в
любой момент времени и в любой точке пространства. Для этого надо записать
распределение амплитуд и фаз волн (в данном случае световых) на произвольной
поверхности или ее части, охватывающей источник волн. Иными словами, чтобы «заморозить»
электромагнитные волны во всем пространстве, достаточно «заморозить» их только
на некоторой поверхности.
Как восстановить в пространстве световую
волну, т. е. «разморозить» ее? Для этого надо задать параметры, характеризующие
среду. Предположим, нужно восстановить плоскую волну. Для этого мы должны
задать для любой плоскости равномерно распределенные источники колебаний с
определенной начальной фазой. Элементарные источники колебаний должны
находиться на поверхности, перпендикулярной направлению распространения волн.
Но это те обязательно. Все будет зависеть от типа волн. Возьмем для примера
сферические волны, излучаемые точечным источником. Зададим в качестве
поверхности, на которой «замораживаются» волны, сферу с центром в источнике.
Амплитуды и фазы элементарных источников волн будут одинаковыми для всей
поверхности. В случае с круговыми волнами при «замораживании» световых волн
надо расположить элементарные источники колебаний с одинаковой фазой и
амплитудой на концентрических окружностях.
Иными словами, мы должны зарегистрировать
на некоторой поверхности мгновенные картины линий постоянной фазы в виде
чередующихся прозрачных и непрозрачных областей. В этом нам помогает
интерференция: мы получаем интерференционную картину, состоящую из светлых, (прозрачных)
и темных (непрозрачных) полос. Интерференция и есть способ сравнения
пространственной структуры двух пучков света. Вначале происходит их сравнение,
а затем — регистрация их на фотопластинку.
Откуда возникли оба эти пучка и что они
собой представляли в опытах Габора? Один пучок отражался от освещенного
предмета и падал на фотопластинку. Он являл собой определенную комбинацию волн,
конфигурация которых зависела от формы предмета. Она могла быть как очень
простой, так и очень сложной. Другой пучок имел простую конфигурацию. Чаще
всего он состоял из плоских волн. Создавался он когерентным источником света и
назывался опорной волной. Второй пучок служил в качестве эталона. Он также
падал на фотопластинку.
Оба световых пучка пересекались вблизи этой
пластинки. При пересечении они интерферировали между собой, образуя области
усиления или ослабления, чередующиеся по определенному закону во времени и
пространстве. В результате интерференции получалась интерферограмма в виде
чередующихся светлых и темных полос— неподвижная интерференционная картина.
Неподвижность интерференционной картины в
пространстве обеспечивалась опорной (эталонной) волной. Это она «останавливала»
(«замораживала») световую волну.
Чтобы восстановить изображение предмета,
достаточно осветить голограмму только опорным пучком, используемым при записи.
Этот способ регистрации волнового поля ценен тем, что допускает простое
восстановление исходной волны. Как только мы направляем на голограмму опорную
волну, использованную при записи, за голограммой восстанавливается
(«размораживается») исходное волновое поле предмета. Согласно принципу Гюйгенса
— Френеля, восстановлением мы обязаны эквивалентным источникам, образованным
светлыми местами интерференционной картины. По этой причине волны «размораживаются»,
и наблюдатель видит пространственное изображение предмета.
Итак, можно сделать вывод о том, что
голография— это фотографический метод. Но он существенно отличается от метода
классической фотографии. Это радикально иной, двухступенчатый метод. В отличие
от обычной фотографии изображения, которые получаются при восстановлении
записанного на голограмме, полностью неотличимы от изображений реального
предмета. Голография позволяет воспроизвести в пространстве действительную
картину электромагнитных волн, т. е. волновую картину предмета тогда, когда
.самого предмета уже нет.
|
