Курс физики (стр. 21 )

4. Интерференционная картина в каждой точке голограммы определяется светом, рассеянным всеми точками объекта. Поэтому каждый участок голограммы содержит информацию обо всем объекте. Следовательно, если голограмма случайно разбилась, то с помощью даже малого сохранившегося ее осколка можно восстановить изображение всего объекта. Разница состоит лишь в том, что чем меньше размеры оставшейся части голограммы, тем меньше ее разрешающая способность и тем меньше света на ней дифрагирует на стадии восстановления изображения, соответственно тем менее четким и ярким будет восстановленное с ее помощью изображение. Между тем каждый элемент поверхности обычного фотоснимка содержит информацию только о той части объекта, изображением которой он является. Поэтому частичное повреждение фотоснимка неизбежно сопровождается потерей некоторой части информации об изображенном на нем объекте. Таким образом, с точки зрения надежности хранения записанной на ней информации голограмма значительно превосходит обычный фотоснимок. Кроме того, на одну и ту же фотопластинку можно последовательно записать несколько различных голограмм, изменяя каждый раз, например, угол падения опорной волны.

5. Можно получить цветное голографическое изображение объекта. Для этого при изготовлении голограммы пользуются монохроматическим светом трех основных цветов (например, красным, желтым и синим), испускаемым тремя разными лазерами. На стадии восстановления изображения на голограмму нужно одновременно направить три опорных пучка света от тех же трех лазеров.

Ю. Н. Денисюк впервые получил (1962) объемные голограммы, используя для этого толстослойные фотоэмульсии. Такие голограммы ведут себя подобно пространственным дифракционным решеткам. Они способны выделять из белого света свет той длины волны или тех нескольких длин волн, который был использован при получении голограммы. Поэтому для восстановления изображения, записанного в виде объемной голограммы, достаточно последнюю осветить белым светом. Если при изготовлении объемной голограммы был использован свет трех основных цветов, то при освещении этой голограммы белым светом наблюдается цветное изображение объекта.

3.8.2. Применение голографии

Применение голографии открывает принципиальную возможность создания систем стереоскопического цветного голографического кино и телевидения. Используя расходящиеся пучки света на стадиях получения голограммы и воспроизведения изображения, а также, увеличивая длину опорной волны на второй стадии, можно значительно увеличить размеры изображения по сравнению с размерами самого объекта. На этом принципе основано действие голографического микроскопа.

Голография может быть применена для получения видимых изображений объектов, находящихся в непрозрачной твердой или жидкой среде (например, внутренних органов человека). Этот метод основан на записи голограммы исследуемого объекта с помощью звуковых или ультразвуковых волн, для которых жидкие и твердые среды сравнительно прозрачны. Полученная таким образом акустическая голограмма объекта используется для восстановления изображения в видимом свете.

Очень перспективно использование голографических методов для создания новых, весьма надежных и очень емких систем памяти вычислительных машин, систем поиска заданной информации и распознавания образов, а также для кодирования информации.

3.9. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Общие вопросы теории

1.  Дайте определение дифракции.

2.  Сформулируйте необходимые условия для наблюдения дифракции световых волн.

3.  Изобразите схему наблюдения дифракции.

4.  Назовите типы дифракции и их отличия.

5.  В чем отличие дифракции и интерференции?

6.  Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

7.  В чем состоит развитие принципа Гюйгенса, которое осуществил Френель?

8.  Запишите и проанализируйте аналитическое выражение принципа Гюйгенса-Френеля.

Зоны Френеля

1.  Дайте определение для зон Френеля и сформулируйте их свойства.

2.  Дайте анализ метода зон Френеля.

3.  Насколько отличаются фазы колебаний, возбуждаемых соседними зонами Френеля?

4.  Чему равна оптическая разность хода волн от двух соседних зон Френеля?

5.  Чему равна оптическая разность хода волн от двух зон Френеля, номера которых отличаются на 2? Как изменится эта разность хода, если номера будут отличаться на 5?

6.  Если точке наблюдения соответствует четное число зон Френеля в отверстии, то, что мы видим в этой точке: максимум или минимум?

7.  Если точке наблюдения соответствует нечетное число зон Френеля в отверстии, то, что мы видим в этой точке: максимум или минимум?

8.  Какие оптические приборы созданы на базе представлений о зонах Френеля? Объясните принцип их работы.

9.  Можно ли, перекрыв часть отверстия, получить напротив отверстия более яркое пятно, чем было при открытом отверстии?

10.  Проанализируйте метод графического сложения амплитуд.

Дифракция на одной щели (дифракция Фраунгофера)

1.  Запишите и объясните критерий, который определяет тип дифракции.

2.  Какая связь между зонами Френеля и условиями максимума и минимума для дифракции Фраунгофера.

3.  Запишите условия максимума и минимума для дифракции Фраунгофера.

4.  Изобразите дифракционную картину для дифракции Фраунгофера и

5.  Обоснуйте местоположение максимумов и минимумов в дифракционной картине.

6.  Как будет выглядеть дифракционная картина при дифракции Фраунгофера, если источником является естественный белый свет? Изобразите эту картину.

7.  В чем отличие дифракции Френеля от дифракции Фраунгофера?

8.  Приведите формулу критерия определяющий вид дифракции.

9.  Запишите условие, определяющее возможность использования законов оптической оптики при наличии преграды на пути света. Поясните это условие

Дифракционная решетка

1.  Запишите и объясните все параметры, характеризующие дифракционную решетку, как оптический прибор.

2.  Запишите и обоснуйте условие минимума и максимума для дифракционной решетки.

3.  Какая связь между условием минимума для дифракционной решетки и условием минимума для одной щели?

4.  Чем отличаются дифракционные картины, полученные при дифракции на решетке в монохроматическом и белом свете?

5.  Объясните особенности спектра, полученного с помощью дифракционной решетки, имеющей 4 щели, причем ширина щели равна одной трети периода.

6.  Могут ли налагаться друг на друга спектры разных порядков и, если могут, то объясните почему?

7.  Как надо изменить параметры дифракционной решетки, чтобы улучшить разрешение рядом стоящих спектральных линий?

8.  Сформулируйте и обоснуйте критерий Релея.

Ширина дифракционного максимума. Разрешающая способность оптических приборов

1.  Изобразите дифракционную картину от одной щели и обозначьте на ней ширину и угловую ширину центрального максимума, максимума второго порядка. Запишите формулу для их расчета.

2.  Изобразите дифракционную картину от дифракционной решетки и обозначьте на ней ширину и угловую ширину центрального максимума, максимума первого порядка. Запишите формулу для их расчета.

3.  В каких случаях необходимо учитывать ширину дифракционного максимума? Приведите пример того, как разрешаются спектральные линии решетками с различными периодами и числом штрихов.

Дифракция на кристаллической решетке

1.  Почему дифракцию рентгеновских лучей нельзя наблюдать с помощью обычной дифракционной решетки?

2.  Что служит дифракционной решеткой при наблюдении дифракции рентгеновских лучей?

3.  Приведите и объясните формулу Вульфа-Брэгга.

3.10. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача №1 (дифракция Френеля)

На диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 2 мм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны λ = 500 нм. Свет, прошедший через диафрагму проецируется на экран. Определить максимальное расстояние bmax от центра отверстия до экрана, при котором в центре дифракционной картины еще будет наблюдаться темное пятно. На каких расстояниях это пятно превратится в светлое.

Решение задачи №1

В центре дифракционной картины наблюдается темное пятно, если отверстие открывает четное число зон Френеля. Число зон, открываемых отверстием, определяется выражением (4.3.6) , где а – расстояние от диафрагмы до источника света, b- расстояние между диафрагмой и экраном, =1 мм – радиус диафрагмы. Число зон убывает при увеличении расстояния b от диафрагмы до экрана. Наименьшее четное число зон, при котором наблюдается темное пятно, равно двум. Следовательно, максимальное расстояние, при котором еще будет наблюдаться темное пятно в центре экрана, определяется условием, согласно которому в отверстии должны поместиться две зоны Френеля. В нашем случае на диафрагму падает параллельный пучок света, следовательно, источник света находится на бесконечности и член в формуле равен нулю. Учитывая это, формула приобретает вид , отсюда для расстояния до экрана получаем .

Подставляя в это выражение m=2, переведя единицы длины в метры, находим максимальное расстояние (bmax), при котором в центре дифракционной картины еще наблюдается темное пятно bmax =1 м.

Определим расстояния b, при котором это темное пятно на экране превратится в светлое. Чтобы в центре дифракционной картины наблюдалось светлое пятно, отверстие должно открывать нечетное число зон Френеля. Следовательно, если мы отодвинем экран от диафрагмы на расстояние (b1), при котором отверстие пропустит одну зону Френеля, то наше темное пятно превратится в светлое. Если мы придвинем экран к диафрагме, то число зон Френеля увеличится, и при расстоянии (b3) число открытых зон будет равно трем. В этом случае темное пятно также превратится в светлое, но интенсивность его будет меньше.

Основные порталы (построено редакторами)

Домашний очаг Дом • Дача • Садоводство • Дети • Активность ребенка • Игры • Красота • Женщины • (Беременность) • Семья • Хобби Здоровье: • Анатомия • Болезни • Вредные привычки • Диагностика • Народная медицина • Первая помощь • Питание • Фармацевтика История: СССР • История России • Российская Империя Окружающий мир: Животный мир • Домашние животные • Насекомые • Растения • Природа • Катаклизмы • Космос • Климат • Стихийные бедствия Справочная информация Документы • Законы • Извещения • Утверждения документов • Договора • Запросы предложений • Технические задания • Планы развития • Документоведение • Аналитика • Мероприятия • Конкурсы • Итоги • Администрации городов • Приказы • Контракты • Выполнение работ • Протоколы рассмотрения заявок • Аукционы • Проекты • Протоколы • Бюджетные организации Муниципалитеты • Районы • Образования • Программы Отчеты: • по упоминаниям • Документная база • Ценные бумаги Положения: • Финансовые документы Постановления: • Рубрикатор по темам • Финансы • города Российской Федерации • регионы • по точным датам Регламенты Термины: • Научная терминология • Финансовая • Экономическая Время: • Даты • 2015 год • 2016 год Документы в финансовой сфере • в инвестиционной • Финансовые документы - программы

Техника Авиация • Авто • Вычислительная техника • Оборудование • (Электрооборудование) • Радио • Технологии • (Аудио-видео) • (Компьютеры) Общество Безопасность • Гражданские права и свободы • Искусство • (Музыка) • Культура • (Этика) • Мировые имена • Политика • (Геополитика) • (Идеологические конфликты) • Власть • Заговоры и перевороты • Гражданская позиция • Миграция • Религии и верования • (Конфессии) • Христианство • Мифология • Развлечения • Масс Медиа • Спорт (Боевые искусства) • Транспорт • Туризм Войны и конфликты: Армия • Военная техника • Звания и награды Образование и наука Наука: Контрольные работы • Научно-технический прогресс • Педагогика • Рабочие программы • Факультеты • Методические рекомендации • Школа • Профессиональное образование • Мотивация учащихся Предметы: Биология • География • Геология • История • Литература • Литературные жанры • Литературные герои • Математика • Медицина • Музыка • Право • Жилищное право • Земельное право • Уголовное право • Кодексы • Психология (Логика) • Русский язык • Социология • Физика • Филология • Философия • Химия • Юриспруденция

Мир Регионы: Азия • Америка • Африка • Европа • Прибалтика • Европейская политика • Океания • Города мира Россия: • Москва • Кавказ • Регионы России • Программы регионов • Экономика Бизнес и финансы Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги - контроль • Ценные бумаги - оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством