A holográfia fogalma és annak lehetséges alkalmazása az orvostudományban - a stadopedia
A holográfia egy hullámtér felvételének és rekonstrukciójának módja, amely a hullámok interferenciáján és diffrakcióján alapul.
A holográfia elképzelését először D. Tabor 1948-ban fejezte ki. A gyakorlati használat azonban a lézerek megjelenése után is lehetségesnek bizonyult.
Helyénvaló a holográfia alapjainak megvitatása a fényképezéshez képest. Fényképfelvételeken történő fényképezéskor az objektum által visszaverődő fényhullámok intenzitása rögzített. A kép ebben az esetben sötét és világos pontok gyűjteménye. A szétszórt hullámok fázisai nem kerülnek rögzítésre, így az objektum információinak jelentős része eltűnik.
A holográfia lehetővé teszi az objektumra vonatkozó teljes körű információk regisztrálását és reprodukálását, figyelembe véve az objektum által elszórt hullámok amplitúdóit és fázisait. A hullámok interferenciája miatt lehetséges a fázis rögzítése. Ebből a célból, a felület svetofiksiruyuschuyu Levél két koherens hullámok: a támogatási kinyúló fényforrás közvetlenül vagy tükröket, amelyek a szokásos kiegészítő berendezést és egy jel jelenik meg a szórás (reflexió) a hordozó és a tárgy hullám releváns információt tartalmaz róla.
A jel és a referencia hullámok hozzáadásával kialakított és a fényérzékeny lemezre rögzített interferencia mintát hologramnak nevezik. A kép visszaállításához a hologram ugyanazzal a referencia hullámmal világít.
Mutassunk néhány példát a hologram beszerzésére és a kép visszaállítására.
Egy síkhullám hologramja. Ebben az esetben egy sík I jelet, amely az a1 szögben esik el a fényképezőlemezre Φ (19.23. Ábra, a), rögzítve van a hologramon.
A II referencia hullám normálisan csökken, tehát a fotótáblának minden pontja azonos fázisú. A jelhullám fázisa a ferde incidenciája miatt különböző a fényérzékeny réteg különböző pontjain. Ebből következik, hogy a referencia- és jelhullámok gerendái közötti fáziskülönbség a fotográfiai lemezen ezen sugarak találkozási helyétől függ, és az interferencia maxima és minima feltételei szerint az eredményül kapott hologram sötét és könnyű sávokból áll.
Legyen AB (19.23, b ábra) a legközelebbi sötét vagy világos interferenciarészek középpontjai közötti távolságnak. Ez azt jelenti, hogy az A és B pontok fázisai a jelhullámban 2p-vel különböznek. A normál AC-t a sugaraival (hullámfront) hozzuk létre. Nyilvánvaló, hogy az A és C pontok fázisa azonos. A B és C pontok fázisainak különbsége 2p-vel azt jelenti, hogy | BC | = l. Egy téglalap alakú D ABC-ről van szó
Mivel a jel hullám van kialakítva a reflexió része a támogatást a témában, nyilvánvaló, hogy ebben az esetben a tárgy egy sík tükör vagy prizma, t. E., ilyen eszközök, amelyek átalakítani egy sík referencia hullámot egy lapos jelet (a technikai részleteket ábrán. 19.23, és nem látható).
Ha a II. Referencia hullámot a hologramhoz küldi (19.24. Ábra), diffrakciót végzünk (lásd 19.6. A (19.29) szerint az első fő maxima (k = 1) megfelel az utasításoknak
Ha AB helyett ezt a kifejezést a c helyett (19.43) helyettesítjük, akkor van
A (19.46) ábrán látható, hogy az I ¢ hullám iránya (19.24. Ábra) egy a1 szögben diffrakció. megfelel az egyik jelnek: ez az, ahogyan a szétszórt objektum által visszaverődő hullám rekonstruálódik. Az I ¢ ¢ hullám és a másik nagy maxima hullámai (amelyek nem szerepelnek az ábrán) szintén reprodukálják a hologramban rögzített információkat.
Hologram pont. Az egyik része a referencia hullám II eltalálja az objektum pont (ábra. 19,25, az a) és szétszórja a gömbszerű hullám jelet I. másik része a lapos tükör 3 irányul fotolemez P, és ahol ezek a hullámok zavarja. A sugárforrás a lézer A. 19.25, b vázlatosan mutatja az eredményül kapott hologramot.
Bár ebben a példában a jel hullám gömb alakú, lehetőség van bizonyos megközelítését használja a általános képletű (19,43), és vegye figyelembe, hogy ennek a szögnek a A1 (lásd. Ábra. 19.23, a) csökkenteni a távolságot AB közötti szomszédos szalagok. A hologramon levő alsó ívek (19.25, b ábra) szorosabban találhatók.
Ha a hologramból kivágtunk egy keskeny szalagot a szaggatott vonalakkal a 3. ábrán. 19,25, b, olyan lesz, mint egy keskeny rácsállandó amely csökkenti az irányt az X tengely Ilyen rácsos eltérést szekunder hullámok megfelel az első fő maximális, növekszik a rés X koordináták [lásd. (19.29)]: c kisebb lesz, | sin a | - Többet.
Így amikor a képet egy lapos referencia hullám rekonstruálja, a diffrakált hullámok nem lesznek laposak. Az 1. ábrán. A 19.26. Ábrán látható az A kép A 'képét képező I ¢ hullám és az I ¢¢ hullámforma, ami az A ¢? Valós képét hozza létre.
Bármely tárgy egy pont gyűjteménye, így az egyik pontra adott érvelés általánosítható bármely objektum holografikájához. A holografikus képek háromdimenziósak, vizuális felfogásuk nem különbözik a megfelelő objektumok észlelésétől: a kép különböző pontjaiból a látás elhelyezésével világos képet kapunk (lásd a 21.4. Amikor a nézőpont megváltozik, a perspektíva megváltozik, a kép egyes részletei elhomályosítják a többieket.
A kép visszaállításakor megváltoztathatja a referencia hullám hosszát. Például láthatatlan elektromágneses hullámok (ultraibolya, infravörös és röntgensugaras) által létrehozott hologram látható fényben visszaállítható. Mivel az elektromágneses hullámok testek általi visszaverődésének és felszívódásának feltételei különösen a hullámhosszon függenek, ez a holográfia ezen tulajdonsága lehetővé teszi az introszkripció vagy introspekcia módszerének alkalmazását.
Különösen érdekes és fontos kilátások nyílnak meg az ultrahangos holográfiával kapcsolatban. Az ultrahangos mechanikus hullámok hologramát kapott, látható fény segítségével visszaállítható. Az ultrahang-holográfia a jövőben orvosi célokra is használható, hogy diagnosztizáljon egy személy belső szervét. Figyelembe véve ennek a módszernek a nagy informatizmusait és az ultrahang sokkal kisebb mértékű károsodását a röntgensugárzáshoz képest, várható, hogy a jövőben az ultrahangos holografikus introszkópia helyettesítené a hagyományos röntgen-diagnosztikát.
A holografika egy másik orvosi és biológiai alkalmazása holografikus mikroszkóppal társul. A holografikus mikroszkóp kialakításának egyik módja azon a tényen alapul, hogy az objektum képét megnövelték, ha egy lapos referencia hullámmal rögzített hologramot egy differenciál gömbhullámmal megvilágítanak.
A holográfia kidolgozásához hozzájárult a szovjet fizikus, Yu. N. Denisyuk, aki kifejlesztette a színharmográfia módszert.
Most nehéz felmérni a holográfia használatának minden lehetőségét: mozi, televízió, memóriaeszközök stb. Nem vitatható, hogy a holográfia a 20. század egyik legnagyobb találmánya.