☎ (098) 442-34-08; (066) 921-41-19; (093) 500-82-85 ✉ office@didactica.com.ua
(пусто)
 
Валюта:
English  Русский  Украинский 

Новини

20.04.2018 13:51:33
19.02.2018 16:29:31
27.04.2017 17:41:38
Підписатись на новини:
або RSS 2.0

Голосування

Версія для друку Версія для друку

Голографія - демонстраційний набір

5700.00 грн.
Артикул:  000944
Кількість:  

Голографія - демонстраційний набір


1. Призначення
Навчальний прилад призначений для ознайомлення з новими нетрадиційними оптичними елементами, синтезованими (штучно створеними) на основі принципів хвильової оптики.
Набір розрахований для поглибленого вивчення розділу "ОПТИКА".

2. Методичні рекомендації
2.1 Введення.
Існує три способи запису оптичної інформації: фотографічний, телевізійний і голографічний. Історично першим способом є фотографічний. В його основі лежить явище перенесення зображення предмета за допомогою об'єктива на поверхню світлочутливого шару. При цьому, кожній точці предмета з певною інтенсивністю відповідає точка його зображення.
У телевізійній техніці використовується той же самий принцип перенесення зображення в площину приймального реєструючого елементу камери. У приймальному елементі розподіл інтенсивності отриманого зображення перетворюється на відповідний розподіл електричного потенціалу.
Голографія є принципово новим способом запису оптичної інформації. На відміну від фотографічного і телевізійного способів, які безпосередньо на першому етапі за допомогою об'єктива отримують і реєструють зображення предмета, при голографічному способі записуються параметри світлової хвилі, що пройшла крізь об'єкт або відображеної ім. Отримана таким способом запис нічим не нагадує зображення предмета. Зображення предмета ми бачимо тільки при реконструкції голографічного запису. Відновляється не зображення предмета, а його світлова хвиля з усіма її параметрами. В результаті, спостерігач сприймає її як хвилю прийшла від реального предмета, що знаходиться в певному місці простору. Зображення настільки реально і обємно, що хочеться рукою доторкнутися до нього. Але це оптична ілюзія - рука повисає в порожнечі ...
Для отримання такої переконливої ​​ілюзії необхідно зареєструвати параметри світлової хвилі (амплітуду, фазу). Амплітуда записується при звичайному освітленні (фотографія), а для того щоб зареєструвати фазу необхідно створити такі умови, при яких зміна фази відбувалося б не хаотично (сонячне світло), а закономірно. Таке випромінювання називається когерентним. Когерентність світла - необхідна умова голографічного запису інформації. У природних умовах не існує когерентних джерел випромінювання. Розвитие науки і техніки зумовили створення принципово нових джерел випромінювання - лазерів, довжина когерентності яких може дорівнювати кільком сантиметрам (лазерні діоди) і досягати десятки метрів у газових лазерах.

2.2 Демонстрація властивостей осьових голографічних лінз.
Для проведення демонстраційних дослідів з хвильової оптики найкраще придбати шкільну оптичну лаву з випромінювачем.
Запропонувати учням самостійно виготовити з щільного картону відображає екран, а з дерев'яного бруска - призму, підставку під демонстраційні елементи ..
Мета досвіду: Продемонструвати учням можливості голографії при створенні Нових нетрадиційних оптичних елементів.
Сформувати Паралельно лазерний пучок за допомогою будь-якої короткофокусної розсіює або збиральної лінзи і направити його на голографічну сферичну (циліндричну) лінзу. Пересуваючи екран вздовж напрямку поширення світла, знайти фокальную точку лінзи. При подальшому видаленні екрану від лінзи спостерігають нові фокальні точки, розташовані на відстанях кратних фокусної відстані лінзи. Яскраві точки фокусів голографічного лінзи розташовані на освітленому тлі.
Висновки з досвіду. Осьова голографічна лінза є голограмою Габора. Угорському вченому першому вдалося отримати запис світлової хвилі і відновити її.
Недоліки методу Габора в повній мірі притаманні і осьової голографічного лінзи. Нерозділені в просторі об'єктний і опорний пучки (див. Рис.1) під час запису голограми, обумовлюють формування зображення (фокуса лінзи) на паразитному світловому тлі.
При реконструкції світлової хвилі зображення предмета формує відновлений об'єктний пучок, а світловий фон - відновлена ​​опорна світлова хвиля. А так як вони поширюються в одному напрямку під час запису, то в одному напрямку поширюються і при реконструкції.
На відміну від класичної скляній лінзи голографічна лінза не має вершинних відрізків. Вона пласка. Товщина її визначається товщиною підкладки з нанесеним фоточутливим шаром. Велика кількість фокальних точок обумовлено синусоїдальним профілем фазової або амплітудної модуляції концентричних інтерференційних смуг. Це можна легко побачити під збільшувальним склом.
Концентричні смуги, якими заповнено світлове поле голографічного лінзи, мають змінну просторову частоту.
У центрі лінзи - нульова частота, у напрямку до периферії досягає максимального значення. Переміщаючи голографічну лінзу в поле нерозширена лазерного пучка, спостерігають картину дифракційних максимумів, збігається з картиною отриманої на діфрешётке.
Записування голографічного лінзи проводиться за схемою Майкельсона. Паралельно світловий пучок, утворений коллимационной лінзою 1, светоделітельним клином 2 ділиться на два однакових пучка - опорний і об'єктний. Опорний пучок, відбитий дзеркалом 3, минаючи другий светоделітельний клин 2, поєднується з об'єктний пучком і між ними відбувається інтерференція. Отримана інтерференційна картина реєструється на фотоплівці.
Фронт світлової хвилі опорного пучка - плоский і таким він залишається на всьому шляху свого поширення. Фронт об'єктного пучка за лінзою-об'єктом 4 стає сферичним. Значення його радіуса задає фокусна відстань голографічного лінзи.

2.3. Демонстрація першої в світі голограми виготовленої за схемою Денисюка.
Мета досліду: Дослідити властивості першої голограми, виготовленої по контрнаправленной схемою радянського вченого Денисюка. Аналогічний зразок і установка, на якій він був вперше отриманий, виставлені в Політехнічному музеї в відділі "Голографія" (Москва).
Голографічний запис сферичного дзеркала ознаменувала появи принципово нового методу в голографії. До цього моменту голограми були предметом для наукових досліджень обмеженого кола вчених. З методом Денисюка пов'язано стрімкий розвиток голографічного запису різних об'єктів, що становлять художню або історичну цінність. З появою імпульсних лазерів стало можливим отримання голографічного портрета людини.
Справа в тому, що для відновлення голограми, виготовленої за методом Денисюка, не є обов'язковим застосування когерентних джерел випромінювання. Голограма Денисюка, як фільтр, вибирає з широкосмугового сонячного спектра тільки той спектральний інтервал, де її дифракційна ефективність максимальна. Аналогічно йде справа і з застосуванням звичайних накальних джерел випромінювання.
Найчастіше голограми знімають на червоній довжині хвилі гелій - неонового лазера (λ = 0,633 мкм). Але при відновленні колір голограми не завжди червоний. Колір відновленої голограми визначається довжиною хвилі, на якій зроблено запис, і усиханням емульсійного фотографічного шару. Кращу якість виходить при відновленні голограми точковим джерелом світла. Кут освітлення голограми повинен по можливості збігатися зі значенням кута, при якому було здійснено її запис. Свою назву (контрнаправленная) схема отримала через особливості розташування опорного і предметного пучків.
Геніально просте рішення, коли опорний пучок проходить крізь прозору фотопластинку і, відбиваючись від знаходиться за платівкою об'єкта, стає предметним.
При цьому частина відбитого розсіяного об'єктом світла потрапляє на фоточутливий шар фотопластинки зі зворотного боку у напрямку опорного пучка. І в той же момент, який визначається тимчасової когерентністю лазера, на фоточутливий шар потрапляє світло з боку лазера. Якщо відстань від пластинки до об'єкта і назад укладається в довжину цуга світлової хвилі (когерентність), то всередині товстошарового емульсійного шару відбувається інтерференція зустрічних пучків на всю його глибину. Якщо предмет розташований далі, голографічний запис не відбувається, інформація втрачається.
Когерентне випромінювання проходить крізь прозору підкладку і світлочутливий шар емульсії і відбивається від об'єкта. Світлові хвилі, пряма і відбита, зустрічаються в товстому шарі фотоемульсії, интерферируют між собою і утворюють відомі з механіки «стоячі хвилі». Слідами «стоячих хвиль» в емульсії є вузли і пучности, максимуми і мінімуми в вигляді проявленого і непроявлену срібла фотоемульсії. Тому для запису голограм Денисюка необхідні толстослойние фотопластинки (10 ÷ 15 мкм.).

Інтерференційні вузли і пучности у вигляді непроявлених і проявлених центрів мікрокристалів срібла пронизують шарами всю товщину емульсії. Відстань між інтерференційними шарами кратно λ / 2 (λ-довжина хвилі лазерного випромінювання). Інтерференційні шари розташовані під різними нахилами до підкладки. Їхнє становище залежить від кута падіння опорного пучка на голограму (φ бр.) І під якими кутами розсіюється відбитий від об'єкта світло.
З усього видимого спектру при відновленні голограма Денисюка відображає тільки те випромінювання, довжина хвилі якого кратна відстані між численними напівпрозорими інтерференційними дзеркала (пучностями) всередині емульсії. Після прояви фотопластинки і подальшій сушці з фотоемульсії випаровується багато вологи і желатину дає усадку. Відповідно, змінюється відстань між інтерференційними напівпрозорими дзеркалами; голограма набуває іншого забарвлення, але все одно залишається монохромного.
На практиці майже всі голограми Денисюка реєструються при певному куті нахилу опорного пучка по відношенню до фотопластинці. Для скляної підкладки цей кут складає φ = 56 ° і називається кутом Брюстера.
Справа в тому що крім основної інтерференційної записи відбувається і паразитична голографічний запис, обумовлена ​​відбитками безпосередньо в самій скляній підкладці.
Згідно рівнянням Френеля, при падінні світлового пучка на поверхню оптичного середовища під кутом Брюстера (ΦБр) відбиття світла не відбувається. Значення цього кута визначається тільки показником заломлення оптичного середовища і для скла К8 становить 56 град.
При реконструкції голограми муарова картина від поверхні 1 накладається на основний запис і називається "оптичним шумом". При падінні опорного пучка під кутом Брюстера відображення від поверхні 2 відсутній і, відповідно, світло не відбивається на поверхню 1.
Зникає паразитична відображення, яка обумовлює появу муаровою картини. Для інформації: коефіцієнт відображення прозорої оптичної поверхні може досягати значення 4%.
2.4 Демонстрація властивостей голограми Лейта.
Спеціальний джерело випромінювання для відновлення зображення: гелій-неоновий лазер (лазерний діод).
Мета досвіду. Демонстрація можливостей реєстрації інформації за методом Лейта.
Відмінність схеми Лейта від схеми Габора полягає в тому, що при реєстрації опорний і об'єктний пучки рознесені в просторі і знаходяться під кутом один до одного. Тим самим усувається накладення об'єктного і паразитного пучків при наступному відновленні. Значно підвищується просторова частота записаної інтерференційної картини, так як вона прямо пропорційна куту між опорним і об'єктним пучками.
Голограма Лейта має одну цікаву властивість: в кожному фрагменті голограми міститься повна інформація зареєстрованого об'єкта. Якщо голограму розбити на дрібні шматочки, то інформація не губиться - вона тиражується!



Є питання?

Ви можете задати нам питання за допомогою наступної форми.

Ім'я:

Email

Будь ласка, сформулюйте Ваші питання щодо: Голографія - демонстраційний набір:


Введіть число, зображене на малюнку
code

Працює на основі скрипту інтернет-магазину WebAsyst Shop-Script