Изобретение голография доклад кратко

Обновлено: 17.04.2024

ГОЛОГРАФИЯ (от греч. холос – полный и графо – пишу) – способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке (голограмме) при помощи когерентного (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ) излучения лазера. Голограмма фиксирует не само изображение предмета, а структуру отраженной от него световой волны (ее амплитуду и фазу). Для получения голограммы необходимо, чтобы на фотографическую пластинку одновременно попали два когерентных световых пучка: предметный, отраженный от снимаемого объекта, и опорный – приходящий непосредственно от лазера. Свет обоих пучков интерферирует, создавая на пластинке чередование очень узких темных и светлых полос – картину интерференции.

После появления мощного источника когерентного света – лазера интерес к голографии вспыхнул вновь. В 1962 американские оптики и радиофизики Эммет Лейт и Дж. Юрис Упатниекс усовершенствовали схему Габора, разделив предметный и опорный пучки, которые стали теперь пересекаться непосредственно перед фотопластинкой. Это позволило, во-первых, голографировать непрозрачные предметы сложной формы, а во-вторых, разнести восстановленные изображения в пространстве. Схема Лейта – Упатниекса стала основой современных голографических установок.

В это же время на голографические методы записи изображения обратил внимание российский физик Юрий Николаевич Денисюк. Он создал принципиально новый способ записи голограмм в толстом слое фотографической эмульсии. Предметный и опорный пучки приходят к пластинке с разных сторон и интерферируют. В объеме ее эмульсионного слоя на разной высоте в областях максимумов интерференции возникают микроскопические пятна почернения. Падающий на проявленную голограмму свет отражается от них и, интерферируя, формирует восстановленное изображения предмета. При этом из голограммы выходят только свет, частота которого равна частоте записывающего лазерного излучения, а все остальные частоты автоматически подавляются. Объемную голограмму восстанавливают обычным белым светом, получая монохромное изображение.

Голографические изображения можно получать при помощи любых когерентных волн, например, акустических, возбужденных в жидкости синхронно работающими вибраторами. Интерференция звуковых волн создает на поверхности жидкости рябь, с которой эту акустическую голограмму восстанавливают лазерным лучом.

Свойства голограмм.

Голографическое изображение отличается от фотографии не только своей объемностью, но и еще несколькими важными свойствами.

2. Голографическое изображение можно увеличить на стадии восстановления. Когда голограмму записывают параллельным световым пучком, а восстанавливают расходящимся, изображение увеличивается пропорционально углу расхождения (геометрический коэффициент увеличения k_г). Если запись ведется излучением длиной волны l 1, а восстановление – кратной ему l 2 > l 1, изображение станет больше в k = l 2/ l 1 раз (волновой коэффициент увеличения k_в). Полное увеличение равно произведению обоих коэффициентов; например, для рентгеновского микроскопа ( l 1 = 10 –2 мкм, l 2 = 0,5 мкм) с k_г = 200 полное увеличение k = 10 6 .

3. Если на одну пластинку записать несколько голограмм, используя разные, но не кратные, длины волн, все они могут быть считаны независимо при помощи лазеров с соответствующим излучением. Таким же образом можно записать и полноцветное изображение.

4. Голограмму можно рассчитать и нарисовать при помощи компьютера и даже вручную. Так, зонную пластинку Френеля нетрудно начертить, получив простейшую голограмму одной точки, но чем сложнее объект, тем более запутанной становится такая искусственная голограмма.

Применение голографии.

Наиболее широкое применение голография находит в науке и технике. Голографическими методами контролируют точность изготовления изделий сложной формы, исследуют их деформации и вибрации. Для этого деталь, подлежащую контролю, облучают светом лазера, и отраженный свет пропускают сквозь голограмму эталонного образца. При отклонении размеров от эталонных, искажении формы и появлении поверхностных напряжений возникают полосы интерференции, число и расположение которых характеризует степень отличия изделия от образца или величину деформаций. Аналогичным образом исследуют обтекание тел потоками жидкости и газа: голограммы позволяют не только увидеть в них вихри и области уплотнений, но и оценить их интенсивность.

Голографическими методами можно распознавать образы, т.е. искать объекты, идентичные заданному, среди множества других, похожих на него. Такими объектами могут быть геометрические фигуры, фотографии людей, буквы или слова, отпечатки пальцев и т.д. На пути лазерного луча устанавливают сначала кадр, на котором может находиться искомый объект, а за ним – голограмму этого объекта. Появление яркого пятна на выходе говорит, что объект в кадре присутствует. Такая оптическая фильтрация может производиться автоматически и с большой скоростью.

Методами акустической голографии удается получать объемные изображения предметов в мутной воде, где обычная оптика бессильна.

Голограммы музейных редкостей уже сделались довольно обычной вещью: они не только экспонируются на выставках, но и продаются в сувенирных ларьках. Начинают появляться, хотя и очень редко, объемные книжные иллюстрации. А голографическое кино и телевидение, несмотря на многолетние исследования и экспериментальные съемки, возникнет, видимо, нескоро.

История технологии, которая позволила создать кинематографическую систему IMAX и защитить документы Visa и MasterCard.

В основе голографии лежат два физических явления: дифракция и интерференция. Дифракция связана с отклонением волн от прямолинейного распространения при столкновении с препятствием.

Интерференция наблюдается при наложении двух или нескольких пучков, в результате чего происходит усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Идея голографии заключается в том, что при наложении двух световых пучков и соблюдении определённых условий возникает интерференционная картина. Это особый фотографический метод, при котором с помощью лазера регистрируются и восстанавливаются изображения трёхмерных объектов, максимально приближённые к реальным.

Трёхмерные голограммы, которые можно встретить сегодня, стали возможными только после изобретения лазера. Он создаёт когерентные волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз колебаний. Именно свет, образованный такими волнами, позволяет записывать интерференционные картины в голографии.

В 1917 году Альберт Эйнштейн предположил, что процесс, который мог бы происходить в лазерах, — вынужденное излучение. Однако идею лазера впервые опубликовали в 1958 году Артур Шаулоу и Чарльз Таунс. Они работали в Лаборатории Белла в Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси.

Первый рабочий рубиновый лазер в 1960 году создал Теодор Мейман в Научно-исследовательской лаборатории Хьюза в Малибу, штат Калифорния. Затем Али Джаван в 1960 году в Лаборатории Белла изобрёл первый газовый лазер — гелий-неоновый.

В 1962 году Роберт Холл из лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк, изобрёл полупроводниковый инжекционный лазер, который сейчас называют лазерным диодом.

Однако голография появилась задолго до изобретения лазера.

Французский физик Габриэль Липпман разработал теорию использования световых волн для захвата цвета в фотографии. Учёный покрыл ртутью заднюю сторону стеклянных фотографических пластин, чтобы она действовала как зеркало, и световые волны отскакивали обратно через эмульсию, создавая волновую интерференцию.

В Академии наук Липпман представил свою теорию вместе с некоторыми простыми примерами интерференционных цветных фотографий. В 1893 году он продемонстрировал в Академии цветные фотографии братьев Люмьер. В 1894 году физик опубликовал полную теорию.

Интерференция цветных волн Липпман стала предшественницей голограмм. Цвет изображения был результатом дифракции цвета основного света. Чтобы увидеть изображение, смотрящему нужно было держать плёнку под прямым углом к свету, как это сейчас требуют голограммы. История современной голографии началась спустя 39 лет.

Венгр Денеш Габор заинтересовался физикой в 1915 году, когда ему было 15 лет. Именно тогда он изучил работы Липпмана. Как и ученый, Габор тоже был евреем. В 1933 году, когда к власти пришел Гитлер, венгр бежал в Англию, чтобы избежать преследований нацистов.

Однако в течение следующего десятилетия развитие не продвигалось вперёд, потому что у доступных в то время источников света не было достаточной когерентности.

Советский учёный и сотрудник Государственного оптического института им. С. И. Вавилова Юрий Денисюк прочитал описание интерференционной фотографии Липпмана и понял, что может использовать метод для записи трёхмерных изображений. Он начал эксперименты, используя высокофильтрованную ртутную разрядную трубку в качестве источника света. Лазер к тому времени ещё не придумали.

Спустя четыре года Денисюк изобрёл способ записи изображения в трёхмерных средах, позволяющий сохранить информацию о фазе, амплитуде и спектральном составе волны, пришедшей от объекта. В СССР научное достижение признали открытием. Работа учёного стала первой трёхмерной голограммой. Про работу Габора он не слышал.

Независимо от советского исследователя, американские физики Эмметт Лейт и Юрис Упатниекс прочитали статью Габора и из любопытства повторили опыт. Но они использовали лазер, луч которого делится на две части и с помощью зеркал направляется на объект и записывающую среду. С появлением гелий-неонового лазера исследователи представили публике свою трёхмерную лазерную голографию. Про работу Денисюка не знали.

Лейт и Упатниекс приглашают к сотрудничеству Фрица Горо, чтобы создать голограмму для журнала LIFE. Вместо голограммы игрушечного поезда и птицы, Горо предложил изображения, состоящие из набора геометрических фигур. Такие предметы и более крупная фотографическая пластика способны создать голограмму с большим ощущением трёхмерности, чем предыдущие работы.

Это была первая голограмма, которая предназначалась для демонстрации способности носителя показывать объекты по разными углами и, следовательно, подчеркнуть все плюсы нового метода хранения информации.

Компания Conductron Corporation в Анн-Арборе, штат Мичиган, впервые проводит коммерческое исследование потенциала голографии. Сотрудник корпорации Ларри Зиберт использует самодельный импульсный лазер для создании первой голограммы человека. С этого года компания помогает исследователям голографии. В последующее время художники Брюс Науман и Сальвадор Дали заказывают у Conductron свои голограммы.

Художник Науман представил свою первую серию голограмм в Галерее Николоса Уайлдера в Лос-Анджелесе.

Британская художница Маргарет Беньон стала первой женщиной, которая использовала голографию как искусство. Она увидела в голографии не только практическое применение, но и попыталась расширить границы искусства.

Стивен Бентон из Polaroid Research Laboratories изобрёл пропускающую голограмму, видимую в обычном белом свете. Такие голограммы назвали радужными, так как они переливаются всеми цветами радуги, из которых состоит белый свет.

Открытие Бентона позволило начать массовое производство недорогих голограмм с помощью нанесения интерференционной картины на пластик. Сейчас этот тип используют на банкнотах и документах.

Науман выпустил ещё десять голограмм, которые представил в Галерее Лео Кастелли в Нью-Йорке. На этом его голографическая деятельность закончилась.

Коломийчук Вероника Григорьевна

Оптика - раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света с веществом. Примерно до середины XX столетия казалось, что оптика как наука закончила развитие. Однако в последние десятилетия в этой области физики произошли революционные изменения, связанные как с открытием новых закономерностей (принципы квантового усиления, лазеры), так и с развитием идей, основанных на классических и хорошо проверенных представлениях. Здесь прежде всего имеется в виду голография, которая значительно расширяет область практического использования волновых явлений и дает толчок теоретическим исследованиям.
Как средство отображения реальной действительности, голограмма обладает уникальным свойством: в отличие от фотографии, создающей плоское изображение, голографическое изображение может воспроизводить точную трехмерную копию оригинального объекта. Такое изображение со множеством ракурсов, изменяющихся с изменением точки наблюдения, обладает удивительной реалистичностью и зачастую неотличимо от реального объекта.
Голография – метод получения объемного изображения объекта, путем регистрации и последующего восстановления волн. Волны могут быть любые – световые, рентгеновкие, акустические и т.п. Голограмма является записью интерференционной картины.

Любой голографический метод состоит из двух этапов.

1. Вначале получают (записывают) голограмму – интерференционную картину, возникающую на фотопластинке при сложении двух когерентных пучков света. На фотопластинке образуется интерференционная картина, представляющая собой чередование светлых и темных пятен. Голографическое изображение не соответствует его внешнему виду.
2. Для восстановления голограммы ее освещают таким же когерентным излучением. Поскольку голограмма представляет сложную интерференционную картину, то на ее прозрачных и непрозрачных участках происходит дифракция когерентного излучения, и в результате получается изображение.

Основные свойства голограмм

Эти свойства связаны именно с тем, что на голограммах фиксируются не только амплитуды, но и фазы волн. Практически на каждую точку поверхности пластинки падает излучение, отраженное от всех точек предмета. Это означает, что любая, даже маленькая часть содержит зрительную информацию о всем предмете.

3 . Если на одну пластинку записать несколько голограмм, используя разные, но не кратные, длины волн, все они могут быть считаны независимо при помощи лазеров с соответствующим излучением. Таким же образом можно записать и полноцветное изображение.

4 . Голограмму можно рассчитать и нарисовать при помощи компьютера и даже вручную. Можно создавать голограммы, на которых изображены предметы, не существующие в реальности. Достаточно компьютеру задать форму объекта и длину волны падающего на него света. По этим данным компьютер рисует картину интерференции отраженных лучей. Пропустив световой пучок сквозь искусственную голограмму, можно увидеть объемное изображение придуманного предмета.

Следовательно, голография позволяет записывать, хранить, обрабатывать и быстро преобразовывать огромное количество данных. Эти особенности голографии используют для решения многих технических и научных проблем.

Хотя мы считаем, что голография интересна больше возможностями для 3D-дисплеев, в целом у нее есть возможность применения во многих сферах. Вот несколько примеров:

Основоположником голографии является профессор Лондонского колледжа Деннис Габор. Занимаясь поисками способа повышениярезкости изображений электронного микроскопа, он открыл новый способ записи изображений - голографию.

При записи голограммы Денеш Габор использовал ртутную лампу. После проявления и отбеливания фотопластинка восстанавливала трехмерное изображение объекта. Результат был ошеломляющий, но мог взволновать пока только ученых, т. к. на голограмме можно было видеть мнимое, действительное изображения и восстанавливающий источник света одновременно, то мешало нормальному восприятию голограмм.

Голография начала бурно развиваться и приобрела большое практическое значение после того, как советскими физиками Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым в 1960 г. был создан первый лазер. В том же году профессором Т. Маймамом был сконструирован импульсный лазер на рубине. Эта система (в отличие от непрерывного лазера) дает мощные и короткие, длительностью в несколько наносекунд, лазерные импульсы, позволяющие фиксировать на голограмме подвижные объекты.

Начало изобразительной голографии было положено работами Эмметта Лейта и Юриса Упатниекса из Мичиганского Технологического Института в США. В 1962 г. Они получили первую объемную пропускающую голограмму, восстанавливаемую в лазерном свете. Схема записи голограмм, предложенная этими учеными, теперь используется в голографических лабораториях во всем мире.

Решающее значение для развития изобразительной голографии имели работы академика Ю.Н. Денисюка. Он впервые получил отражательные голограммы, позволяющие воспроизводить объемные изображения в обычном, белом свете. Практически вся современная изобразительная голография базируется на методах, предложенных Денисюком.

Практически вся современная изобразительная голография базируется на методах, предложенных Ю. Н. Денисюком. Первые высококачественные голограммы по этому методу были выполнены в 1968 году в СССР - Г.А. Соболевым и Д.А. Стаселько, а в США - Л. Зибертом.

В 1969 году Стивен Бентон из Polaroid Recearch Laboratories (США) изготовил пропускающую голограмму, видимую в обычном белом свете. Голограммы, изобретенные Бентоном, были названы радужными, так как они переливаются всеми цветами радуги, из которых состоит белый свет.

Способы получения голограмм

Схема записи Денисюка. В этой схеме луч расширяется линзой и зеркалом направляется на фотопластинку. Часть луча, прошедшая через неё, освещает объект. Отраженный от объекта свет формирует объектную волну. Как видно, объектная и опорная волны падают на пластинку с разных сторон. В результате их наложения и возникает интерференционная картина.

При такой схеме записи формируется пропускающая голограмма, требующая для своего восстановления источника света с той же длиной волны, на которой производилась запись, в идеале — лазера.

Интересно, что изображение, восстановленное с голограммы можно было записать на другую голограмму, при этом изменив не только его положение относительно фотопластины (например, можно вынести объект перед голограммой), но и сам тип голограммы.

Схема Лейта и Упатниекса своим названием интерферирующих пучков. В настоящее время при регистрации голограмм подчеркивает исторический приоритет авторов в применении вне осевого расположения используют вне осевой схемы с самым различным расположением интерферирующих пучков.

Виды голографического оборудования

Голографическое оборудование представляет собой вентилятор со светодиодным дисплеем, на котором можно отображать красивые трехмерные голограммы.

Вы можете использовать 3D голографический проектор для всех видов рекламы, с которой вы действительно сможете выделиться среди однообразных витрин. Голографический эффект- непривычное шоу для потребителя, которое не останется незамеченным. Благодаря новейшим технологиям голографической визуализации, голографический проектор подходит для торговых центров, кинотеатров, ресторанов и других мест, чтобы привлечь внимание клиентов. Устройство портативно, т.е. можно легко менять место его расположения, что является несомненным плюсом.

Характеристики голографического проектора MAX3D-Z7, голографического дисплея:

Размер вывода изображения: 42*42 см
Разрешение: 224*224px
Источник света: LED RGB
Срок жизни LED: 100,000 часов
Питание: 16,8 V 2A (AC100-240 V 50/60Hz)
Мощность: 20 Вт
Поддерживаемые форматы: JMP4, AVI, RMVB, MKV, JPG, GIF
Сборка видео-стен из нескольких приборов
Режимы управления: Wifi с PC, Android и Iphone
SD карта в комплекте: 8 Gb

Применение голографического проектора: в магазине, кафе, ресторане, закусочной, в кинотеатре, на выставке, в аэропорту.

Голографическое оборудование DM 60Z 3.2

Описание голографического проектора, голографическоговентилятора DM 60Z: Диаметр голограммы 56 сантиметров. Большая рабочая область для вывода 3D-голограммы. 4-лопостная конструкция. Высокая яркость, насыщенность. Загрузка видео-контента осуществляется через беспроводную связь Wi-Fi с компьютера и смартфона! Современные насыщенные светодиоды LEDs RGBY имеют большой ресурс работы - 80 000 часов! Высокое разрешение голографического дисплея: 612*612px.

Характеристики голографического проектора, голографического вентилятора DM 60Z:

Размер вывода изображения: 56*56 см
Разрешение: 612*612px
Встроенный модуль WI-FI
Источник света: 30,000 часов
Питание: 12V, 5A (AC100-220V, 50/60HZ)
Мощность: 45W
Поддерживаемые форматы： JPG, GIF, MP4, AVI, RMVB, MPEG,
Сборка видео-стен из нескольких приборов
Регулировка уровня яркости
Режимы управления: PC,
Память: карта SD 8Gb
Акриловый защитный кожух опционально
Комплектация голографического дисплея DM 60Z: коробка с голографическим проектором, инструкция, адаптер питания 220v, крепления к стене. Проекция в воздухе:
Голографическое оборудование Holo HR-42

Описание голографического проектора Holo HR-42 Голограмма имеет диаметр 42 см. Данная голограмма имеет самую высокую плотность пикселей и самое высокое разрешение 640*640 px. В комплекте поставляется многофункциональный пульт дистанционного управления.

Пульт меняет яркость голограммы, переключает ролики, зацикливает видео. Поддержка карт памяти до 32 Gb. RGB-светодиоды нового поколения - голографический эффект будет очень ярким, насыщенным и контрастным. Удаленное управление голограммой с Wi-Fi. Благодаря встроенному модулю Wi-FI вы можете загружать 3D видео контент не выключая голограмму удаленно и прямо с смартфона (Android, iOS)

Читайте также: