Голограммы - своими руками


Исследовательская группа:
А. Погребняк, И. Григал, А. Попкова
Науч. рук. А.П. Пятаков





Голограммы являются разновидностью более общего класса - дифракционных оптических элементов. Дифракционные оптические элементы - это структуры, изменяющие волновой фронт волны заданным образом, т.е. при попадании на них световой волны, они "вырезают" из нее волну другой формы, например преобразуют плоскую волну в сферическую. Примерами таких элементов являются дифракционная решетка, зонная пластинка Френеля (рис.1), фокусирующая свет в точку, голограмма точки, линии и др.

 Зонная пластинка Френеля
рис. 1
До прихода компьютеров изготовление дифракционных оптических элементов требовало специального оборудования: высокоточные резцы для нанесения штрихов дифракционных решеток, громоздкие оптические столы для фотографирования интерференционных картин и т.п. Теперь же появилась возможность рассчета и изготовления самых разнообразных дифракционных элементов. Они используются в системах оптической обработки информации, заменяют громозкие многолинзовые объективы, и в перспективе вытеснят традиционные оптические элементы (линзы, зеркала и др.).

Методика

С помощью компьютера рассчитывают распределение интенсивности. Это распределение фотографируется с экрана монитора компьютера на фотопленку, благодаря чему достигается уменьшение в необходимое число раз. Для восстановления голограмм и демонстрации дифракционных оптических элементов используется установка (рис. 2), Демонстрационная установкасостоящая из лазерной указки (длина волны 650нм), луч которой направляется в телескопирующую систему (в качестве такой может использоваться подзорная труба или бинокль). Телескопирующая система позволяет расширить параллельный пучок света до диаметра, достаточного для освещения всего фотографического кадра. На выходе телескопирующей системы ставится слайд дифракционного оптического элемента, a результат дифракции света наблюдается на экране.

Сделай голограмму сам!
  1. Приготовь фотокамеру (аналоговую) с заряженной пленкой (лучше черно-белой)
  2. Нажми "Загрузить голограмму" (Внимание! Файл 2 Mb)
  3. Установи режим просмотра рисунка "на весь экран" (при этом лучше пользоваться не браузером, а программой для просмотра фотографий)
  4. Удались с фотоаппаратом на такое расстояние от экрана, чтобы экран занимал весь кадр
  5. Снимай!
  6. После проявления фотопленки ты получишь слайд-голограмму трех светящихся точек, висящих в воздухе, которую можно восстановить как описано выше (рис.2)

Результаты 2001-2003

Голограмма 12 точек

Итогом двухлетней работы по данном проекту явилось значительное усовершенствование описанной выше методики. Первые голограммы изготовлялись нами так, что изображения объектов получаются на ярком фоне, создаваемом лучами, не испытавшими дифракции на структуре. Последнее сильно затрудняло наблюдение изображений. В 2002 году была реализована так называемая схема Лейта-Упатниекса, когда изображение формируется в стороне от пучка света, проходящего сквозь голограмму.

Работа представлялась на научно-практических конференциях школьников Юниор 2002, 2003, Юнистарт 2002, Старт в науку 2003, Форуме " Всемирный год физики в Московском Университете " 2005; опубликованы статьи в газете "Первое Сентября" приложение "Физика", журнале "Вестник московского государственного университета леса": Подробнее о работе

К списку

 

Last update: 00.00.0000