Страница 61 из 64
Принципы голографии настолько просты, что при наличии ОКГ и подходящих фотографических пластинок она доступна каждому.
Простейший фотографический аппарат, иначе — камера-обскура, — это просто темный ящик, в одной стенке которого проделано очень маленькое отверстие, а на противоположной (с внутренней стороны) укреплена фотопластинка. Световые лучи, рассеянные фотографируемым предметом и проходящие через отверстие, образуют изображение, фиксируемое фотопластинкой. Этот нехитрый процесс обеспечивается прямолинейностью распространения света. Если закрыть отверстие и проделать рядом второе, то соответственно передвинется и изображение на фотопластинке.
Открыв сразу оба отверстия, мы получим на фотопластинке наложение двух одинаковых, но смещенных изображений. Увеличивая количество отверстий или их величину, мы будем получать все более размытое изображение, которое в конце концов исчезнет, превратившись в равномерно освещенное пятно.
Роль фотографического объектива состоит в сведении в единое изображение света, проходящего через все отверстие объектива. Благодаря этой способности объектив дает более яркое изображение, чем точечное отверстие.
Голография не нуждается в объективе. Она основана на том, что вся информация о виде объекта уже содержится в рассеиваемых им световых волнах. Метод голографии покоится на возможности зафиксировать непосредственно особенности световых волн, рассеянных объектом. Фиксация самих световых волн, идущих от объекта, делает ненужным формирование изображения и его фотографирование. Идея голографии заключена в возможности последующего восстановления зафиксированных однажды световых волн. В том, чтобы затем получать при их помощи изображение объекта, даже если сам объект уже не существует.
Голография как бы замораживает световые волны с тем, чтобы в нужный момент разморозить их, но делает она это так, что «размороженные» световые волны можно получать сколь угодно долго и неограниченно много раз.
Хотя все это очень просто, мы так привыкли к обычной фотографии, что методы и результаты голографии представляются нам совершенно фантастическими. В самом деле, что может быть проще? ОКГ освещает два плоских зеркала, стоящих рядом и наклоненных одно к другому под небольшим углом. Каждое из зеркал отбрасывает свет ОКГ на экран. В той части экрана, на которой оба пучка света перекрещиваются, мы видим узкие чередующиеся темные и белые полосы, идущие параллельно одна другой. Они возникают в результате интерференции, сложения лучей. Поместив вместо экрана фотопластинку, мы зафиксируем эти полосы.
Зеркала могут быть и отдалены одно от другого. Достаточно лишь, чтобы они были наклонены так, чтобы отбрасываемые пучки света ОКГ перекрывались на фотопластинке.
Если вместо одного из зеркал поставить какой-нибудь предмет, то свет, рассеиваемый им, частично попадет на фотопластинку и будет интерферировать на ней со светом, отброшенным оставшимся зеркалом.
Распределение темных и светлых участков, образующихся при этом и фиксируемых фотопластинкой, и есть голограмма. Это, конечно, не фотография. На ней нет знакомого предмета. Но… минуту терпения. Поставив проявленную пластинку на прежнее место и убрав фотографировавшийся предмет, осветим пластинку при помощи ОКГ и оставшегося зеркала, не трогая их с места. Взглянув на освещенную так фотопластинку со стороны, противоположной зеркалу, мы с удивлением увидим сквозь нее предмет точно таким, каким он был при голографировании. Мы будем видеть его объемным. Рассматривая его, мы должны будем по-разному фокусировать глаза, желая рассмотреть близкие и удаленные части предмета. Перемещая голову, мы увидим предмет в различной перспективе точно так, как если бы мы смотрели через окно, подходя к нему из глубины комнаты. Голограмма преобразует волны света ОКГ в точное подобие световых волн, рассеивавшихся объектом, участвовавшим в образовании голограммы. И, воспринимая этот преобразованный свет, мы уже не можем отличить, исходит ли Он от голограммы или от самого объекта. Это уже не подобие жизни, запечатленной на обычной фотографии, а сама жизнь!
Результат покажется еще более поразительным, если мы рассмотрим голограмму при свете обычной лампы или при дневном свете. На ней действительно нет ничего напоминающего фотографировавшийся предмет. Под микроскопом можно увидеть лишь хаотическое сплетение темных и светлых линий.
Чудо предстанет перед нами во всем объеме, если мы, случайно разбив голограмму, поставим на старое место небольшой обломок и снова включим ОКГ. Взглянув на уцелевший кусок голограммы, мы опять увидим отсутствующий предмет целиком! Не кусок предмета, как на разорванной фотографии, а весь целиком. Впечатление такое, как будто мы смотрим сквозь отверстие в ставне, закрывающем окно. Если «отверстие»-осколок очень мало, то, для того чтобы осмотреть весь предмет, придется перемещать глаза перед отверстием. Правда, если осколок слишком мал, то предмет будет виден менее четко.
Этот пример демонстрирует основное отличие голограммы от фотографии. В фотографии каждый участок изображения соответствует вполне определенному участку объекта. Напротив, каждый участок голограммы содержит информацию о всех окружающих объектах, отбрасывающих рассеянный свет на голограмму. Совокупное действие всех частей голограммы лишь увеличивает яркость и четкость изображения. Представьте себе будущее голографии! Можно будет голографировать целые книги и вместо толстых томов хранить тоненькие листки. А один юрист с восторгом рассказывал, что таким способом можно будет создавать компактные архивы, состоящие из голограмм и позволяющие быстро и автоматически извлекать нужную информацию.
Голография открывает такие широкие перспективы, что просто не знаешь, о чем говорить раньше. Ну, во-первых, применив при получении голограммы и затем при восстановлении изображения три отдельных ОКГ, дающих, например, излучение красного, зеленого и синего цвета, можно получать цветное объемное изображение. И после того как производство ОКГ уже будет хорошо освоено и их цена достаточно понизится, можно ожидать очередной революции в телевидении и кино. Ведь фиксируя на кинопленке не изображение предметов и сцен, а голограммы, можно восстанавливать изображение в кинотеатре или, передавая голограмму по радио, восстанавливать ее в телевизионных приемниках. При этом восстановленное изображение будет цветным и не только объемным, как в стереокино, но сохранит все особенности голографической реконструкции. Перемещение глаз зрителя будет вызывать изменение перспективы, а контрастность изображения не будет портиться из-за ослабления радиосигнала.
Голография открывает новые возможности и в исследовательской работе. Оказывается, восстановление голограммы возможно и при помощи волн, длина которых отлична от той, при которой получена голограмма.
Поэтому можно, например, зафиксировать голограмму при помощи рентгеновых лучей, для которых не существует линз, а потом восстанавливать изображение в видимом свете. Более того, голограмму можно получить в электронном микроскопе, а потом рассматривать изображение глазом.
Первые успехи голографии, полученные при помощи обычных источников света, бледнеют перед тем, что уже теперь получается благодаря применению ОКГ. А будущее и представить трудно.
Кое-что можно, конечно, предвидеть и сейчас. Если голография способна в одной плоскости зафиксировать информацию о трехмерном мире, представьте себе, каким объемом информации может обладать трехмерная голограмма!
Для того чтобы сделать голограмму трехмерной, мало заменить тонкую фотографическую эмульсию толстым блоком светочувствительного материала. Нужно еще обеспечить участие всей толщи в записи голограммы и в восстановлении информации. Для этого, по-видимому, придется применить много лучей отдельных ОКГ, работающих на различных длинах волн, падающих на светочувствительный блок под различными углами. Так же будет осуществляться н считывание информации. Предельные оценки емкости такой системы записи просто фантастичны. Весь объем информации, содержащийся в большой библиотеке, может быть в принципе зафиксирован в объеме, равном нескольким литрам. Конечно, для этого нужно решить множество задач, связанных не только с записью информации, но и с ее поиском и восстановлением. Но даже в миллион раз меньшие результаты будут намного превосходить современные возможности.