Получение голограмм трехмерных объектов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
Физико-технический факультет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПОЛУЧЕНИЕ ГОЛОГРАММ  
ТРЁХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ 
 
 
Методические указания 
по выполнению лабораторных работ 
по курсу «Экспериментальная механика» 
для студентов физико-технического факультета 
направления подготовки 15.03.03 – Прикладная механика 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Томск 
2017 

РАССМОТРЕНЫ И УТВЕРЖДЕНЫ методической комиссией физикотехнического факультета 
Протокол № 10 от «30» июня 2017 г. 
Председатель МК ФТФ В.А. Скрипняк 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Методические указания составлены в соответствии с тематикой лабораторных занятий и программой курса «Экспериментальная механика» 
студентов физико-технического факультета направления подготовки 
15.03.03 – Прикладная механика. В методических указаниях рассмотрены 
теоретические основы голографии, приведён порядок экспериментального исследования получения голограмм трёхмерных объектов. 
Для преподавателей и студентов вузов. 
 
 
 
СОСТАВИТЕЛИ: В.А. Скрипняк, В.В. Каракулов 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЛУЧЕНИЕ ГОЛОГРАММ ТРЁХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получить голограммы амплитудного и фазового объектов.

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Ознакомиться с основными принципами голографии, требовани
ями к источникам излучения и фотоматериалам.

2.2. Провести юстировку оптической схемы на установке УГМ-1, 

снять голограмму амплитудного объекта.

2.3. Провести юстировку оптической схемы, снять голограмму фазо
вого объекта.

2.4. Провести обработку экспонированных фотопластинок.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Голография - сравнительно молодая область прикладной физики. В 

последнее время интерес к ней сильно возрос, развернуты широкие исследования в этой области.

Метод восстановления волновых фронтов при записи их с использо
ванием когерентного фона, который лежит в основе голографии, предложен Д. Габором в 1948 году. Через 23 года ему за открытие голографии 
была присуждена Нобелевская премия. Работы, предшествовавшие открытию голографии, были выполнены значительно раньше. Решающую 
роль в них сыграли работы Брегга. Две наиболее важные после открытия 
голографии статьи опубликованы в 1962 году. Это работы Лейта и Упатниекса, впервые использовавших для голографии лазер и предложивших 
схему с внеосевым опорным пучком, благодаря чему они получили высококачественную объемную картину объекта, и Ю.Н. Денисюка, предложившего схему голографирования в трехмерной среде.

Огромное влияние на развитие голографии оказало создание в резуль
тате работ Н.Г. Басова, A.M. Прохорова и Г. Таунса мощных когерентных 
источников света - лазеров. Эти работы значительно повысили интерес к 
голографическим исследованиям.

Название "голография" (в переводе - полная запись) не отражает пол
ностью смысл этого понятия, т.к. полной была бы такая запись волнового 

фронта, в которой были бы отражены все характеристики волны: направление распространения, амплитуда, фаза, плоскость поляризации, длина 
волны. Поэтому можно сказать, что способ голографической записи и 
восстановления волновых фронтов, предложенный Д. Габором, не является методом абсолютно полной записи всей световой информации об 
объекте. Он является методом записи более полной, а следовательно, и 
количественно, и качественно более богатой, чем в известных ранее методах (например, в фотографии). Нет поэтому ничего удивительного в 
том, что голография находит широкое применение во многих областях 
науки и техники.

3.1. Физические основы голографии.

Голография - это способ записи и восстановления волновых фронтов, 

основанный на регистрации интерференционной картины, образованной 
предметной волной и когерентной с ней опорной. В основе голографии 
лежат два физических явления - дифракция и интерференция волн (световых, рентгеновских, звуковых и др.).

Интерференция - это явление, возникающее при наложении двух или 

нескольких волн и состоящее в устойчивом во времени их взаимном усилении в одних точках пространства и ослаблении в других, в зависимости 
от соотношения между фазами этих волн. Интерферировать могут волны, 
разность фаз которых не зависит от времени, такие волны называются 
когерентными. Настоящий практикум посвящен освоение оптической 
голографии и в дальнейшем будут рассматриваться голографические методы, использующие когерентные световые волны.

Дифракция света - это совокупность явлений, которые обусловлены 

волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями, например, при прохождении 
через отверстия в экранах, вблизи границ непрозрачных тел и т.п. Под 
дифракцией понимают нарушение прямолинейности распространения 
волн и сопровождающие его интерференционные явления.

Подчеркнем еще раз мысль о том, что для реализации голографиче
ского метода записи волнового фронта необходимо монохроматическое и 
когерентное излучение. Действительно, если объект наблюдения освещен 
немонохроматическим и некогерентным светом, то фазы волн, отраженных объектом, распределены в плоскости изображения совершенно хао