Информация

Карта сайта

Эволюция arrow Эволюция arrow Интересные факты arrow Кто придумал голографию?
2014-04-03 11:38:00
Кто придумал голографию?
Печать E-mail
(1 голос)

На моем рабочем столе лежат две золотистые полупрозрачные стеклянные пластины, подаренные мне аспирантом, увлекавшимся не только физикой, но и живописью, скульптурой, архитектурой старых русских церквей. Иногда я подношу пластины к окну и внимательно их разглядываю.

Габор Деннис

 

Особенно приятно это делать в мягком свете утреннего солнца… За одной из пластинок становится отчетливо видно объемное изображение древнеримской скульптуры, за другой — храм Василия Блаженного на Красной площади в Москве. Слегка поворачивая пластины, можно даже заглянуть за висящие в воздухе изображения — из-за спины богини появляются ниспадающие складки туники, выплывает вперед еще одна расписная глава нарядного храма. Удивительные пластинки! Будто окна в таинственную страну искусства…

Объемные снимки, так незаметно спрятанные в полупрозрачной фотоэмульсии стеклянных пластинок, получены методом голографии. Этот научный термин означает «полная запись», ведь слова «холос» и «графо» переводятся с древнегреческого как «полный» и «пишу».

Идея голографии впервые пришла к ее изобретателю Деннису Габору, венгерскому ученому, работавшему в Англии, в один из прекрасных весенних дней 1947 года. Голография постепенно захватывала воображение все большего числа исследователей и выросла в большое самостоятельное направление науки. В 1971 году Д. Габору была присуждена за это достижение Нобелевская премия по физике. В конце своей речи при вручении Нобелевской премии создатель метода голографии сказал: «Я… являюсь одним из немногих физиков, которым посчастливилось увидеть, как их идеи и замыслы выросли в новый большой раздел физики. Я отдаю себе полный отчет в том, что это достижение армии молодых, талантливых исследователей-энтузиастов…»

В 1947 году Д. Габор упорно размышлял над возможностью разглядеть атомы с помощью электронного микроскопа. Почему это никак не получается? Ведь электронный микроскоп уже в то время давал в 100 раз большее увеличение, чем оптический.

Длина волны очень быстрых электронов составляет 0,05 ангстрема. Обычно микроскоп позволяет увидеть мельчайшие детали, размеры которых соизмеримы с длиной волны падающего света. Самый маленький атом — атом водорода, у которого на орбите вокруг ядра вращается всего один электрон, представляет собой сферу диаметром около одного ангстрема. Значит, даже излучение с длиной волны 0,5—0,6 ангстрема при хорошей системе фокусировки должно было бы позволить исследователям различить отдельные атомы: но этого почему-то не происходит…

Одна из причин очевидна — магнитные линзы для фокусировки электронного луча были все еще недостаточно совершенны и по сравнению с прекрасными оптическими объективами, напоминавшими по качеству огранки драгоценные камни, скорее походили, как писал Д. Габор, на «дождевые капли».

На практике в электронном микроскопе в то время удавалось разглядеть лишь объекты размером не менее 12 ангстрем, а с усовершенствованием аппаратуры, до 4 ангстрем. Но это все равно в несколько раз больше размеров атома водорода…

Может быть, осуществить «фотографирование» атома в две стадии: сначала получить снимок на электронном микроскопе, а затем увеличить его, удалив по пути погрешности электронной оптики с помощью уже обычной оптической системы? И здесь Д. Габор подумал, что и обычная оптическая фотография «не без греха» — ведь на фотопластинке или на пленке мы видим чередование темных и светлых пятен, отражающих лишь одно свойство упавшего на них света — интенсивность. Там, где свет был ярким, пленка почернела (много бромистого серебра разложилось на серебро и бром), в местах, где свет был рассеянным и слабым, фотопленка почти не изменилась.

Но ведь у световых волн (как, впрочем, и у всех других) есть много характеристик: форма волны, длина волны, высота пиков и впадин. Очень важно, в какой момент — на вершине пика, при прохождении впадины или в начале подъема — волна встретилась с освещенным предметом или фотопленкой.

Физики измеряют нарастание и опускание фронта волны в градусах, а о том моменте встречи с препятствием, о котором мы только что пространно рассуждали, говорят коротко: надо знать фазу волны в градусах. Фаза волны меняется при отражении от разных точек любого фотографируемого объекта — будь то человек или куст сирени. На фотопленку попадают разнообразные прямые или отраженные волны в самые разные моменты времени их жизни, или — скажем, используя научный термин — падают волны с разной фазой.

Д. Габор пришел к убедительному выводу: если бы фотографии могли воспроизвести не только интенсивность отраженного света, но и фазы отраженных волн, то изображение наконец стало бы совершенно точной копией оригинала.

Вполне возможно, что сведения о фазе волны отраженного света каким-то образом «зашифрованы» и в обычной электронной или оптической фотографии, и надо только изобрести способ извлечь из них эту информацию. Хотя, конечно, при освещении белым солнечным светом на фотопленку попадают в случайные моменты времени настолько разнообразные лучи, что разобраться в этом «хаосе» вряд ли смог бы самый умный робот будущего.

Лучше последовать примеру Юнга и Френеля — осветить предмет когерентным светом одинаковой длины волны из одного или двух источников. После отражения от предмета на фотографию будут попадать различные лучи, и все изменения в их характеристиках, и в том числе в фазах и интенсивностях, будут связаны со свойствами предмета. Полученный таким образом снимок необходимо при рассматривании осветить тем же самым когерентным светом, который использовался при фотографировании. Тогда изображение предмета можно будет восстановить с невиданной доселе полнотой и объемностью!

 

http://www.thingshistory.com/

 
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи