Голография

ГОЛОГРАФИЯ (грек. holos — барлығы, толық және ...графия) — толқындардың интерференция құбылысы негізінде объектілердің көлемдік кескіндерін алу тәсілі. Г. идеясын тұңғыш рет ағылшын физигі Д. Габор (1900 — 1979) ұсынды (1948). Г-ның шығуына алғаш электрондық микроскопты жетілдіру тұрғысында айтылған идея себеп болды. Оған монохроматты өте күшті жарық көзі қажет болатын. Сол себептен ол практикада бірден қолдау таба алмады. Лазердің шығуына байланысты Г-ны физикада, оптикада, радиотехникада, т.б. техника салаларында кеңінен пайдалануға мүмкіндік туды.

Егер кәдімгі фотографияда денеден шағылысып шашыраған сәуле толқындарының амплитудасы ғана пайдаланылса, Г-да оған қоса толқындардың фазалық өзгеруі де тіркеледі. Сол себепті фотопластинкаға объектіден шағылысқан фазасы мен амплитудасы өзгермелі сәуле (сигналдық толқын) түсірумен бірге, оған фазасы мен амплитудасы тұрақты лазерлік сәуле (тірек толқын) түсіріледі (1-сурет). Сигналдық толқын мен тірек толқынның өзара әсерлесуінен фотопластинкада интерференциялық бейне пайда болады. Өңделген фотопластинка голограмма деп аталады. Қарапайым жағдайда (мыс., сызықты дене) голограмма көмескі және жарқын жолақтардан түзіледі (2, а-сурет). Объектінің сырт пішіні күрделі болса, голограммадағы интерференциялық сурет те күрделенеді (2, ә-сурет). Жай көзбен не микроскоппен голограммаға түскен объектілерді тану мүмкін емес. Дененің кеңістіктегі кескінін қайталап шығару үшін голограммаға диапозитив секілді тірек сәуле түсірілуі қажет. Бұл сәуленің толқындық сипаттамалары голограмма түсірілген сәуленің қасиеттерімен бірдей болуы шарт. Дененің кескіні жарықтандыратын сәулеге белгілі бір бұрышпен көрінеді (3-сурет). Ол кескінге кез келген бағытта қарауға болады. Бақылаушы адам дененің кеңістіктегі кескінін байқайды. Егер суретке түсіру мезетінде, денелердің біреуі екіншісін қалқалай жауып тұрса, онда голограммаға басқа бір бұрышпен қарап, көрінбей тұрған дененің кескінін байқауға болады.

Г-ның бір ерекшелігі — кескін голограмманың әрбір нүктесіне түгелдей орналасады. Мыс., тұтас голограмманы бірнешеге бөліп, әрқайсысын жеке-жеке тірек толқынмен сәулелендірсе, әр бөлік бүтін голограммадағы суретті көрсетеді. Оған себеп, голограмманың әр нүктесіне объектінің барлық нүктесінен шағылысқан толқындар әсер етеді. Г-ның екінші бір ерекшелігі — объектінің тек позитивті кескіні ғана шығады. Егер голограмманы жанаспа әдісі бойынша басқа фотопластинкаға түсірсе, оны сәулелендіргенде бастапқыдан өзгеріссіз кескін пайда болады. Фотопластинкаға бірнеше объектілердің суретін бірінен соң бірін түсіріп, олардың әрқайсысын бір-біріне кедергісіз жекелей кескіндеу Г-ны кинематографияда қолдануға мүмкіндік береді.

Сәулелендіруші тірек толқынның ұзындығын өзгерту арқылы голограммалық кескіндердің пайда болу қашықтықтарын өзгертуге болады. Бұл ерекшелік радиотолқын, инфрақызыл, ультракүлгін және рентген сәулелері арқылы жазылып алынған голограммалық суретті көзге көрінетін кескінге айналдыруға мүмкіндік береді. Голограмманы сәулелендіру кезінде толқынның тек ұзындығы ғана емес, толқын шебін де өзгертуге болады. Мыс., голограммаға сфералық шашыранды толқын түсіріп, объектінің ұлғайтылған кескінін алуға болады. Г-лық микроскоп осы қасиетке негізделіп жасалған. Оның көмегімен тірі организмдердің, заттардың ішкі құрылысын зерттеу мүмкіндігі бар. Егер голограмма қалың қабатты эмульсияға жазылса, онда интерференциялық бейне үш өлшемді қасиетке ие болады. Мұндай голограмманы ақ жарықпен сәулелендірген кезде объектінің кескіні байқалады. Бұл принципті кеңестік физик Б.Н. Денисюк ашты (1962). Объектіге үш түсті (мыс., көк, сары, қызыл) лазер сәулелерін түсіріп, оның түрлі түсті Г-лық кескінін шығаруға болады. Ол үшін голограмманы қайта сәулелендіргенде әлгіндей үш түсті сәулелер қолданылуы шарт.

Г-лық кескіндердің сапасы лазер сәулесі мен фотоэмульсиялық қабаттың қасиеттеріне байланысты. Толқын ұзындықтарының айырмашылығы өте аз (монохроматты), қуатты сәулелер лазерден алынады. Импульстік лазер сәулелерімен (сәуле шығару уақыты 10–9 с-қа дейін) өте тез өтетін құбылыстарды тіркеуде Г-ның маңызы зор. Мыс., әр түрлі элементар бөлшектердің өзара әсерлесуі кезінде пайда болатын құбылыстарды (тұман, сұйық, т.б. мөлдір заттарда жүретін динамикалық өзгерістерді), плазманың дамуын, қопарылыс, жарылыс кезінде болатын соққы толқындарын зерттеуде Г. кең қолдау тапты.

Г-лық әдіс тек қана электр магниттік сәулелерге ғана емес, дыбыстық толқындарға да тән қасиет. Мыс., жарық сәулесі өтпейтін сұйық ішіндегі көзден таса тұрған дененің Г-лық кескінін алуға болады (4-сурет). Ол үшін денеге дыбыс генераторларымен әсер етіледі. Сонда сұйық бетінде дыбыстық голограмма алынады. Оны көру үшін лазер жарығымен сәулелендіру қажет. Тірі организмдердің ішкі органдарын зерттеуде голограммалық дыбыспен көрудің маңызы өте зор. Голограммалары бойынша белгілі бір затты не оның бөліктерін басқа денелердің арасынан дәл іздеп табу үшін Г-ны қолдануға болады. Бұл әдіс криминалистикада (мыс., қылмыскердің саусақ таңбаларын басқалардан ажыратуға), өшіп қалған әріптерді, сөздерді, суреттерді айқындауға, т.б. қолданылады. Г. күрделі бұйымдар жасауға, оның пішін үйлесімділігін, өлшемдерінің дәлдігін анықтауға пайдаланыла бастады. Г. әдістерін есептеу техникасында да қолданудың келешегі зор. Бұл тәсілмен 1 см2-ге 107 — 108 бит ақпарат жазу мүмкіндігі бар. Машиналық голограммалар табиғатта әлі кездеспеген объектілердің көлемдік бейнесін алуға қолданылады. Лазер сәулелерінің көмегімен оптика негіздері радиотехникамен тығыз жанасып, ғылымның жаңа саласы — радиооптика келіп шықты.

Қазақстанда динамикалық Г. саласы бойынша зерттеу жұмыстары 1964 ж. басталды. Еріксіз комбинациялық шашырау эффектісінің көмегімен сыртқы оптикалық сигналды күшейту мүмкіндігі дәлелденді (Б.Ақанаев, т.б.). Ал орнықты Г. (бұзылған беттердің орнықты Г-лық кескіндерін алу) саласы бойынша зерттеулер 1973 жылдан бастап ҚазҰМУ-да (К.Жұманов, т.б.), т.б. ғыл.-зерт. ин-ттарында (С.Құсайынов) жүргізілуде.

Әдеб.: Лейт Э., Упатниэкс Ю., Фотографирование с помощью лазеров. “Успехи физических наук”, т. 87, в. 3, 1965; Микаэлян А.О., Голография, М., 1968; Островский Ю.И., Голография и ее применение, Л., 1973; Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л., Оптическая голография, пер. с англ., М., 1973; Денисюк Ю.Н., Принципы голографии, Л., 1978; Ярославский Л.П., Мерзляков Н., Цифровая голография, М., 1982.

                                                                                                                              Н. Қойшыбаев

Қысқа да нұсқа. Жазылыңыз telegram - ға