Глава 5. Свойства голограмм

 

Через некоторое время после возникновения новой технологии записи изображений, после периода эйфории, вызванного освоением новых возможностей, возникает потребность спокойно осмыслить роль этой технологии в ряду иных изобразительных технологий, ее специфические особенности и недостатки и, наконец, возможность на основе этой технологии нового вида изобразительного искусства.

Вспомним, как трудно приживался цвет в художественной фотографии, или как Микеланжджело, несмотря на то, что были изобретены более технологичные масляные краски и почти все художники того времени работали по этой технологии, упорно выполнял свои фрески клеевыми красками, причем лично готовил их. Это иллюстрирует то, что, казалось бы, незначительные, второстепенные свойства изобразительной технологии, иногда становятся определяющими для развития того или иного вида жанра. Примечательный пример – возникновение стиля монохромной живописи в Китае, в качестве протеста против цвета, мешавшего создавать живопись идей, которые в контексте философии Чань-буддизма, тесно связаны с понятием тени (тени вещей). Голограмма в этом контексте лежит как раз на противоположном полюсе, это точная копия светового облика предмета.

Так как объективно голография ближе всего к фотографии, рассмотрим более подробно отличия голографического и фотографического изображений.

Первые три отличия с положительным знаком:

1. Голограмма формирует реальное объемное изображение, в отличие от фотографии и даже от таких подделок под объемность, как стереограммы. Реальность состоит в том, что голограмму можно наблюдать с разных точек, наблюдая части объекта или сцены, которые были скрыты при наблюдении с другой точки зрения. В этом смысле голографическое изображение ведет себя полностью как реальный объект. Особенно хорошо это иллюстрируют голографические изображения прозрачных объектов, например, голограмма линзы полностью сохраняет все свойства реальной линзы, и поэтому через изображение линзы можно просматривать увеличенное изображение расположенных за ней объектов.

2. Динамический диапазон яркостей на голограмме на несколько порядков выше, чем на фотографии. На фотографии (как кстати и в живописи) максимальная яркость – это просто яркость незакрашенного листа бумаги (или яркость белил цинковых). На голографическом изображении такого ограничения нет, так как яркие места формируются за счет света, приходящего со всей поверхности голограммы. Если на бумажном изображении яркость формируется вычитанием из максимальной яркости, то на голограмме – перенаправлением света из темных участков на светлые. Именно этим объясняется удивительная реальность передачи прозрачных предметов, стекла, водяных капель, то есть тех объектов, которые в действительности имеют очень большой динамический диапазон яркости. То, что художникам и фотографам дается с большим трудом, за счет специальных приемов, голограмма отображает автоматически предельно точно.

3. Высокая реальность отображения фактуры поверхности объекта. При любом фотографическим или полиграфическом исполнении изображения невозможно полностью исключить влияние фактуры самого материала или красящего слоя. Даже при качественной офсетной печати присутствует структура поверхности, определяемая технологией, кроме того, из-за наличия зеркального отражения на изображении могут формироваться блики или она окрашивается цветом ближайших предметов. Голографическое изображение в принципе не имеет материального носителя, так как формируется в свободном пространстве. Это определяет до удивления точную передачу фактуры поверхности любого материала.

Следующие отличия отрицательные:

4. Невозможна съемка пейзажей, архитектурных ансамблей. Не отображаются на голограмме самосветящиеся объекты (свеча). Это следует из самой технологии голографии – все снимаемые объекты должны быть освещены светом когерентного источника, и только этот свет источника фиксируется на голограмме.

5. Серьезные ограничения по масштабированию изображений. Снимать большой объект на голограмму небольшого формата бессмысленно – это все равно, что рассматривать комнату через замочную скважину. Обычно размеры голограммы должны превышать размеры объекта.

6. Сложность процесса съемки, высокая стоимость аппаратуры и самой голограммы.

7. Ограничения на условия наблюдения. В отличие от фотографий и картин, для наблюдения голограмм необходим точечный источник света, и кроме того, ограничен диапазон углов зрения, под которыми голограмма наблюдается с хорошим качеством. При существенном изменении угла от оптимального падает яркость и возникает размытие изображения.

Все эти пункты почти окончательно ограничивают перечень жанров голографии следующим списком: портрет, натюрморт, съемка мелких животных, голограммы художественных изделий, цветы, травы, минералы. Конечно, изобразительные особенности голограмм могут привести к возникновению новых, специфических именно для голографии художественных направлений. Для обсуждения этих новых возможностей перечислим дополнительно ряд отличий, которые нельзя отнести к достоинствам или недостаткам.

Возможности голографии:

1. На одну голограмму может быть записано несколько изображений, которые разнесены по углу наблюдения и, следовательно, будут появляться при перемещении относительно голограммы по очереди. Это уже используется при съемке групповых портретов (вся семья на одной голограмме).

2. На голограмму, как впрочем, и на фотографию, может быть наложено несколько изображений, но если на фотографии все они сливаются в одной плоскости, то в голограмме они могут быть отделены в пространстве. Эта технология уже использовалась в опытах по художественной голографии, когда перед объектом размещали завесу из водяных брызг.

3. Так как средствами оптических трансформаций можно выполнять конформные преобразования изображений объектов, то можно предположить, что возникнут возможности записи объектов с такими трансформациями. Это можно делать и в обычной фотографии, но при переносе в трехмерную среду возможности приобретут качественно иной уровень.

Заключение

 

Голография – одно из замечательных достижений современной науки и техники. Голограммы обладают уникальным свойством – восстанавливать полноценное объемное изображение реальных предметов. Название происходит от греческих слов holos – полный и grapho – пишу, что означает полную запись изображения.

В настоящее время голографическая интерферометрия уже стала неотъемлемым и надежным инструментом не только в научных исследованиях. Уникальные возможности этого метода используются для контроля качества изделий в турбиностроении, при производстве автомобильных шин, при проектировании плотин и несущих конструкций мостов и зданий, для корректировки процесса роста кристаллов и во многих других случаях. Благодаря уникальным возможностям метода стал доступен для оптических измерений и широкий класс диффузно отражающих объектов. Область применения голографической интерферометрии постоянно расширяется. На основе заложенных в ней принципов получил развитие новый измерительный метод – спекл-интерферометрия. Появляются новые регистрирующие среды, мощные и в то же время миниатюрные лазеры. Для голографической интерферометрии находятся новые сферы применения. Прогресс продолжается, и последнее слово в этой области еще не сказано. Все еще впереди.

Голография, представляющая собой фотографический процесс в широком смысле этого слова, принципиально отличается от обычной фотографии тем, что в светочувствительном материале происходит регистрация не только интенсивности, но и фазы световых волн, рассеянных объектом и несущих полную информацию о его трехмерной структуре. 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.

Современные голограммы наблюдают при освещении обычными источниками света, и полноценная объемность в комбинации с высокой точностью передачи фактуры поверхностей обеспечивает полный эффект присутствия.

Голография применяется для хранения и обработки информации. Информация об объекте, записанная в виде интерференционной структуры, однородно распределена на большой площади. Это обусловливает высокую плотность записи информации и ее большую надежность. Обработка записанного на голограмме массива информации световым пучком происходит одновременно по всей голограмме (с огромной скоростью).

С помощью голографических устройств осуществляются различные волновые преобразования, в том числе обращение волнового фронта с целью исключения аберраций. Записывая голограммы в средах со специфическими свойствами, можно воспроизводить состояние поляризации предметной волны и даже ее изменение во времени.

Голограмма может быть изготовлена не только оптическим методом, но и рассчитана на ЭВМ (цифровая голограмма). Машинные голограммы используются для получения объемных изображений не существующих еще объектов. Машинные голограммы сложных оптических поверхностей служат эталонами для интерференционного контроля поверхностей изделий.

Голограммы незаменимы при изготовлении высококачественных репродукций произведений скульптуры, музейных экспонатов и т.д. В то же время, возможность создания объемных изображений открывает новые направления в искусстве – изобразительную голографию и оптический дизайн. Голограммы широко используются в сувенирной продукции и в качестве украшений, а также в рекламе.

Список использованной литературы

 

1. М. Уиньон. Знакомство с голографией. / Под редакцией доктора физ.мат. наук А.И. Лоркина, М., "Мир", 1980.

2. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л.. Оптическая голография, перевод с англ. / Под редакцией Ю.И. Островского, М., "Мир", 1973.

3. Островский Ю.И. Голография и ее применение, Л.,1973.

4. Уинстон Е. Хок. Лазеры и голография. / Под редакцией Я.А. Смородинского, М., "Мир", 1973.

5. Строук Дж. Введение в когерентную оптику и голографию, перевод с англ., М., "Мир", 1967.

6. Демидов В.Е. Пойманное пространство, М., "Знание", 1982.

7. Физическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1990. Т. 1.

8. Фролов В.С. Волшебное зеркало. М.: Знание, 1979.

9. Тимофеев Ю.П., Фридман С.А., Фок Н.В. Преобразование света. М.: Наука, 1985. 173 с.

10. Тарасов Л.В. Знакомьтесь – лазеры. М.: Радио и связь, 1988. 192 с. (Науч.-попул. б-ка школьника).

11. Беспалов В.И., Пасманик Г.А. Нелинейная оптика: адаптивные лазерные системы. М.: Наука, 1980. 130 с.

12. Тарасов Л.В. Лазеры: Действительность и надежды. М.: Наука, 1985. (Б-чка "Квант"; Вып. 42).

13. Карпов С.В., Попов А.К., Слабко В.В., Шевнина Г.Б. Динамика фотохромных реакций фрактальных кластеров серебра // Коллоид. журн. 1965. Т. 57, N 2.

14. www.holography.ru/holoflash.htm

15. www.holography.ru/artrus.htm

16. www.holography.ru/holorus.htm

17. www.holography.ru/files/holmich.htm

18. www.holography.ru/files/holpt.htm

19. www.holography.ru/physrus.htm

20. www.holography.ru/phys2rus.htm

21. www.holography.ru/phys3rus.htm

22. www.holography.ru/phys4rus.htm

23. http://phys.web.ru/db/msg/1157037/page3.html

24. http://phys.web.ru/db/msg/1181671/liter.html

25. www.phys.web.ru/db/msg/1171445/page1.html

26. www.phys.web.ru/db/msg/1171445/page2.html

27. www.phys.web.ru/db/msg/1171445/page3.html

28. www.phys.web.ru/db/msg/1171445/page4.html

29. http://optics.phys.spbu.ru/~Arkhipov/test/exp1_biprism/theory/theory1.htm

Размещено на Allbest.ru