Holografia

1. Holografia Realizat de: Beldie Andreea clasa XIB ProfesorCoordonator: Avădanei Vianora

2. Metodaholografiei a fostelaboratăîn1948 de către Dennis Gabor, care a descris o metodăprin care se poate obţineimagineaunuiobiect din figura generală de difracţieprodusă de acelobiect. Aceastămetodă a fostnumităholografia, (holos= întreg, grafien = scriere, înlimbagreacă). Dennis Gabor a primitpentrumetodasaîn 1971 premiul Nobel. Preocupatfiind de îmbunatatirearezoluţieimicroscopului electronic, el propuneformareaimaginiloropticeîndouăetape: —înregistrareafrontului de undăprovenit de la obiectul de studiat; —reconstituireasaulterioară, cu toatecaracteristicilece-iaparţin, amplitudineşifază, nouametodăfiindnumită din acestmotiv, holografie.

3. Principiulholografieioptice, adică obţinereaînregistrării complete a unuiobiect, plecându-se de la o figură de difracţieprodusă de obiect. Procedeulprezintădouăetape: 1) peste un fond luminoscoerent se suprapunefigura de difracţie Fresnel, produsă de obiectulluminatcoerent cu fondulluminos; interferogramarezultatăînregistratăpe o placăfotograficăconstituindholograma(fig.1), care conţinetoateinformaţiile cu privire la amplitudineaşifazaluminiidifractate de cătreobiect; 2) hologramafotografică se iluminează cu un fascicul de luminăparalelă, monocromatică, şidatorităvariaţiilorîndensitatea opticăprezentată de placafotograficăaparefecte de difracţie, prin care se reconstituieimagineaobiectului

4. Astfel, întimpceînfotografia obişnuită se înregistreazănumaiamplitudineaundeiprovenită de la obiect, informaţia conţinutăînfazăfiindpierdută, înholografiefranjele de pe hologramă conţin întreagainformaţiedespreobiect (amplitudinea se manifestăîncontrastulfranjelor, iarfazaîndistanţa dintrefranje). Înholografie, aceeaşisursă serveşteatât la iluminareaobiectului, câtşi la producereafonduluicoerent. Leith şi Upatnieks au perfecţionatmetodaaratând căfasciculul de lumina care formeazăfondulcoerent, cândsoseşte la placafotografică, trebuie săfacă un unghidestul de mare cu fascicululdifractatpeobiectşi cărealizareamontajeloreste uşurată de utilizareasurselor laser.

5. Considerăm căintensitateacâmpului electric al undeiluminoasedifractate de obiect (undaobiect) estedescrisăînplanul (x,y) al hologramei de funcţia complexă: E(x,y,t) =Eo(x,y,t) exp[i(x,y,t)]. Informaţiatransportată de această undăluminoasă la traversareaplanului (x,y) este conţinutăatâtînamplitudineaEo(x,y,t), câtşiînfaza(x,y,t). Imaginealuminoasă a unuiobiect se obţineplasândînplanul (x,y) un fotodetector (o păturăfotosensibilăsau o placăfotografică), care esteiluminat cu undaluminoasăceeste fie reflectată de obiect, fie traverseazăobiectulstudiat. Undaluminoasă care cadepeplacafotograficăpoartă, de asemenea, informaţia conţinutăatâtînamplitudineasacâtşiînfază. Acum se puneîntrebareadacăpe o placafotograficăesteposibilsa se înregistrezeinformaţia conţinutăînfazaundeiluminoaseincidente. Tehnicaholograficăpropusă de D. Gabor arată cădacăundaluminoasă posedă o coerenţăsuficient de ridicată se poateînregistrapeplacafotograficăatâtamplitudinea, câtşifazauneiundeluminoase.

6. Dacăplacafotograficăesteimpresionată şi dupădevelopare se ilumineazanegativul, notând cu Iointensitatearadiaţieiincidenteşi cu Iintensitatearadiaţieitransmise de negativ, factorul de transmisie al negativului este : I T=— ; (T≤1) Io 1 D=ln— . T Densitatea negativului, D, este  D=ln—, o Prin curba de înnegrire sau curba caracteristică a emulsiei se întelege curba care dă variaţia densităţii D (în negativ) în funcţie de logaritmul energiei  , primită pe placă (fig.2, a). Această curbă posedă o porţiune rectilinie BC, numită regiune de expunere normală, şi două porţiuni, AB, care corespund unei supraexpuneri. Dacă se notează cu panta rectilinie, în regiunea AB se poate scrie o ca fiind o constantă. Fig. 2a Fig. 2b

7. Reconstituireafrontului de undă , adică a undeiobiectului, (fig.3), se face de obiceipriniluminareahologramei cu o undăEp, analoagăundei de referinţăEr , Ep=Er. Amplitudineatransmisă de hologramăvafiEt=tEr , din care varezultaapoi :   Et=—E – —Er2E *, 2 2 adicărezultătreiundetransmise de hologramă : —unda de amplitudineEr=Ep, care corespundeundei de reconstituire, transmisăaproape integral; —unda –1/2E, care reprezintăundadifractată de obiectspreplanulhologramei , undareconstituită integral atâtînprivinţa fazeicâtşiînprivinţa amplitudinii; —unda –1/2 Er2E *, care reprezintă o imagine conjugată cu prima faţă de planulhologramei (imaginea virtuală din figura 3). Fig. 3

8. Avantajeleşi posibilităţile oferite de holografie Avantajelesiposibilităţileuniceoferite de holografierezultă din posibilitateaînregistrăriiinformaţieitotale (conţinutăînamplitudineaşiînfazaundei). Prin hologramă se obţine o senzaţie perfectă a reliefuluişirealuluiimaginilor obţinute, hologramafixândşipermiţând să se reconstituiefrontulundeiiniţiale. Deteriorareaunei părţi a hologramei nu antreneazăpierderea de informaţie, deoarecefiecarepunct al suprafeţeivizibile a obiectuluiesteînregistratpetoatasuprafaţa hologramei. Variindorientareahologrameiînspatiu se poateînregistra de fiecaredatăpeunaşiaceeaşi hologramă o informaţienouă, deoarece la restituireauneiholograme se utilizează o undăluminoasăavândacelaşi front faţă de cel al undei de la înregistrare. Înacest mod, metodeleholografice pot fiutilizatepentrucodajulsidecodajulinformaţiei, pentrurecunoaştereaimaginilor etc.

9. Unadintreposibilităţileunice ale holografiei o constituieîngheţarea timpului. Dacă un ansamblu de obiecteîn mişcare esteînregistrat la momentult0pe o hologramă, restituireaulterioară a acesteihologramevada o undaluminoasăreconstruită, care vafiechivalentă cu undareflectatăpeansamblul de obiecte la momentult0şiaceastăundapoatefiobservatăîntr-un interval de timporicât de mare îldorim.

10. O altăaplicaţie importantă pare a fimicroscopiaholografică. Din optica geometricăholograficărezultă că mărimeam a imaginiiestedată de m=r/nadică de raportullungimilor de undăfolosite la reconstituire (r) şi la înregistrare (n). S-arputea obţine cu raze X şi raze vizibile o mărire de un milion de ori. S-a realizatpeacestprincipiumicroscopul electronic holografic cu o mărire de 500 000 000 x.

11. Tot holografiaoferăposibilitatea, unică, de a diviza o imagine opticăşi de a o asambla, informaţiafiind conţinutăînfiecarepunct al suprafeţeihologramei.

12. De asemenea, holografiaoferăposibilitatea , tot unică, de a vedea un obiectînainte ca el să fie fabricat, dacă se utilizeazăcalculatoarepentru a sintetiza o hologramă artificială care corespundeunuiobiectimaginat.

13. Încazulîn care grosimea păturiisensibile la luminăestemultmai mare decâtdistanţa care separădouăfranje de interferenţă consecutive, înloculhologramelor plate, bidimenisonale, se pot obţinehologrametridimensionale (sauîn relief), aceastăideeaparţinândluiJ.Densiuk.

14. Concluzie Aşadar, holografia este o metodă de fotografiere fără lentilă, în care câmpul de unde luminoase împrăştiate de un obiect este înregistrat pe o placă, sub forma unei configuraţii de interferenţe. Dacă înregistrarea fotografică - holograma - este plasată într-un fascicul coerent de lumină cum este laserul, modelul originar de unde luminoase este regenerat, sub forma unei imagini tridimensionale, deşi, în absenţa lentilei - focalizatoare, placa prezintă o aparentă dezordine.

15. Bibliografie • www.referatele.com • www.preferate.ro