Հոլոգրաֆիկ պատկերն այսօր ավելի ու ավելի է օգտագործվում: Ոմանք նույնիսկ կարծում են, որ այն կարող է ի վերջո փոխարինել մեզ հայտնի հաղորդակցման միջոցներին։ Դուր է գալիս, թե ոչ, բայց այժմ այն ակտիվորեն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում: Օրինակ, մենք բոլորս ծանոթ ենք հոլոգրաֆիկ սթիքերներին: Շատ արտադրողներ դրանք օգտագործում են որպես կեղծիքից պաշտպանվելու միջոց: Ստորև բերված լուսանկարը ցույց է տալիս հոլոգրաֆիկ կպչուն պիտակներ: Դրանց օգտագործումը շատ արդյունավետ միջոց է ապրանքները կամ փաստաթղթերը կեղծիքից պաշտպանելու համար։
Հոլոգրաֆիայի ուսումնասիրության պատմություն
Ճառագայթների բեկման արդյունքում ստացված եռաչափ պատկերը սկսել է ուսումնասիրվել համեմատաբար վերջերս։ Սակայն արդեն կարելի է խոսել դրա ուսումնասիրության պատմության առկայության մասին։ Անգլիացի գիտնական Դենիս Գաբորը հոլոգրաֆիան առաջին անգամ սահմանել է 1948 թվականին։ Այս հայտնագործությունը շատ կարևոր էր, բայց դրա մեծ նշանակությունն այն ժամանակ դեռ ակնհայտ չէր։ 1950-ականներին աշխատող հետազոտողները տառապում էին համահունչ լույսի աղբյուրի բացակայությունից, որը շատ կարևոր հատկություն է հոլոգրաֆիայի զարգացման համար: Առաջին լազերայինպատրաստվել է 1960թ. Այս սարքի միջոցով հնարավոր է ստանալ բավարար համակցվածություն ունեցող լույս։ Ամերիկացի գիտնականներ Յուրիս Ուպատնիեկսը և Իմմեթ Լեյթը այն օգտագործել են առաջին հոլոգրամները ստեղծելու համար։ Նրանց օգնությամբ ստացվել են առարկաների եռաչափ պատկերներ։
Հետագա տարիներին հետազոտությունները շարունակվեցին: Այդ ժամանակվանից հրատարակվել են հարյուրավոր գիտական աշխատություններ, որոնք ուսումնասիրում են հոլոգրաֆիայի հայեցակարգը, և շատ գրքեր են հրատարակվել մեթոդի վերաբերյալ: Սակայն այս աշխատանքները ուղղված են մասնագետներին, ոչ թե ընդհանուր ընթերցողին։ Այս հոդվածում մենք կփորձենք ամեն ինչի մասին պատմել մատչելի լեզվով։
Ի՞նչ է հոլոգրաֆիան
Կարելի է առաջարկել հետևյալ սահմանումը. հոլոգրաֆիան եռաչափ լուսանկար է, որը ստացվում է լազերի միջոցով: Այնուամենայնիվ, այս սահմանումը լիովին գոհացուցիչ չէ, քանի որ կան եռաչափ լուսանկարչության շատ այլ տեսակներ: Այնուամենայնիվ, այն արտացոլում է ամենակարևորը. հոլոգրաֆիան տեխնիկական մեթոդ է, որը թույլ է տալիս «ձայնագրել» առարկայի տեսքը. դրա օգնությամբ ստացվում է եռաչափ պատկեր, որն իրական առարկայի տեսք ունի. լազերների օգտագործումը որոշիչ դեր է խաղացել դրա զարգացման գործում։
Հոլոգրաֆիա և դրա կիրառությունները
Հոլոգրաֆիայի ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս պարզաբանել սովորական լուսանկարչության հետ կապված շատ հարցեր։ Որպես վիզուալ արվեստ, եռաչափ պատկերը կարող է նույնիսկ մարտահրավեր նետել վերջինիս, քանի որ այն թույլ է տալիս ավելի ճշգրիտ և ճիշտ արտացոլել ձեզ շրջապատող աշխարհը:
Գիտնականները երբեմն միջոցներով առանձնացնում են մարդկության պատմության դարաշրջաններըկապեր, որոնք հայտնի էին որոշակի դարերում։ Կարելի է խոսել, օրինակ, Հին Եգիպտոսում գոյություն ունեցող հիերոգլիֆների մասին, 1450 թվականին տպագրական մեքենայի գյուտի մասին։ Մեր ժամանակներում նկատվող տեխնոլոգիական առաջընթացի հետ կապված գերիշխող դիրք են գրավել կապի նոր միջոցները, ինչպիսիք են հեռուստատեսությունը և հեռախոսը։ Թեև հոլոգրաֆիկ սկզբունքը դեռևս սկզբնավորման փուլում է, երբ խոսքը վերաբերում է լրատվամիջոցներում դրա օգտագործմանը, կան հիմքեր ենթադրելու, որ դրա վրա հիմնված սարքերը ապագայում կկարողանան փոխարինել մեզ հայտնի հաղորդակցման միջոցները կամ գոնե ընդլայնել դրանց: շրջանակը։
Գիտաֆանտաստիկ գրականությունը և հիմնական տպագրությունը հաճախ պատկերում են հոլոգիան սխալ, աղավաղված լույսի ներքո: Նրանք հաճախ թյուր կարծիք են ստեղծում այս մեթոդի մասին: Առաջին անգամ տեսած ծավալային պատկերը հիացնում է։ Այնուամենայնիվ, ոչ պակաս տպավորիչ է նրա սարքի սկզբունքի ֆիզիկական բացատրությունը։
միջամտության օրինաչափություն
Օբյեկտները տեսնելու կարողությունը հիմնված է այն փաստի վրա, որ լույսի ալիքները, որոնք բեկվում են կամ արտացոլվում դրանցից, մտնում են մեր աչքը: Լույսի ալիքները, որոնք արտացոլվում են որոշ առարկաներից, բնութագրվում են այս օբյեկտի ձևին համապատասխանող ալիքի ճակատի ձևով: Մուգ և թեթև գոտիների (կամ գծերի) նախշը ստեղծվում է փոխկապակցված լուսային ալիքների երկու խմբի կողմից, որոնք խանգարում են: Այսպես է ձևավորվում ծավալային հոլոգրաֆիա։ Այս դեպքում, այս գոտիները յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում կազմում են մի համակցություն, որը կախված է միայն միմյանց հետ փոխազդող ալիքների ալիքների ճակատների ձևից: Այդպիսիննկարը կոչվում է միջամտություն: Այն կարող է ամրագրվել, օրինակ, լուսանկարչական ափսեի վրա, եթե տեղադրվի այնպիսի վայրում, որտեղ նկատվում է ալիքային միջամտություն:
Հոլոգրամների բազմազանություն
Մեթոդը, որը թույլ է տալիս արձանագրել (գրանցել) օբյեկտից արտացոլված ալիքի ճակատը, այնուհետև վերականգնել այն այնպես, որ դիտողին թվա, թե նա տեսնում է իրական առարկա, և դա հոլոգրաֆիա է։ Սա էֆեկտ է, որը պայմանավորված է նրանով, որ ստացված պատկերը եռաչափ է նույն կերպ, ինչ իրական օբյեկտը:
Կան շատ տարբեր տեսակի հոլոգրամներ, որոնց մասին հեշտ է շփոթել: Որոշակի տեսակը միանշանակ սահմանելու համար պետք է օգտագործվեն չորս կամ նույնիսկ հինգ ածականներ: Նրանց ամբողջ հավաքածուից մենք կդիտարկենք միայն հիմնական դասերը, որոնք օգտագործվում են ժամանակակից հոլոգրաֆիայի կողմից: Այնուամենայնիվ, նախ պետք է մի փոքր խոսել այնպիսի ալիքային երեւույթի մասին, ինչպիսին է դիֆրակցիան: Հենց նա է մեզ թույլ տալիս կառուցել (ավելի ճիշտ՝ վերակառուցել) ալիքի ճակատը։
դիֆրակցիա
Եթե որևէ առարկա գտնվում է լույսի ճանապարհին, այն ստվեր է գցում: Լույսը թեքում է այս օբյեկտի շուրջ՝ մասամբ մտնելով ստվերային տարածք։ Այս ազդեցությունը կոչվում է դիֆրակցիա: Դա բացատրվում է լույսի ալիքային բնույթով, բայց բավականին դժվար է այն խստորեն բացատրել։
Միայն շատ փոքր անկյան տակ է լույսը թափանցում ստվերային տարածք, ուստի մենք դա գրեթե չենք նկատում: Այնուամենայնիվ, եթե նրա ճանապարհին կան բազմաթիվ փոքր խոչընդոտներ, որոնց միջև հեռավորությունը լույսի ընդամենը մի քանի ալիքի երկարություն է, այս ազդեցությունը բավականին նկատելի է դառնում:
Եթե ալիքի ճակատի անկումն ընկնում է մեկ մեծ խոչընդոտի վրա, ապա դրա համապատասխան մասը «դուրս է գալիս», ինչը գործնականում չի ազդում այս ալիքի ճակատի մնացած տարածքի վրա: Եթե նրա ճանապարհին կան շատ փոքր խոչընդոտներ, ապա այն փոխվում է դիֆրակցիայի արդյունքում այնպես, որ խոչընդոտի հետևում տարածվող լույսը կունենա որակապես այլ ալիքային ճակատ։
Փոխակերպումն այնքան ուժեղ է, որ լույսը նույնիսկ սկսում է տարածվել մյուս ուղղությամբ: Պարզվում է, որ դիֆրակցիան մեզ թույլ է տալիս վերափոխել սկզբնական ալիքի ճակատը բոլորովին այլի: Այսպիսով, դիֆրակցիան այն մեխանիզմն է, որով մենք ստանում ենք նոր ալիքի ճակատ: Այն վերը նշված ձևով ձևավորող սարքը կոչվում է դիֆրակցիոն ցանց։ Խոսենք դրա մասին ավելի մանրամասն։
Դիֆրակցիոն ցանց
Սա փոքր ափսե է, որի վրա դրված են բարակ ուղիղ զուգահեռ հարվածներ (գծեր): Նրանք միմյանցից բաժանված են միլիմետրի հարյուրերորդ կամ նույնիսկ հազարերորդական չափով։ Ի՞նչ է պատահում, եթե լազերային ճառագայթն իր ճանապարհին հանդիպի վանդակաճաղի, որը բաղկացած է մի քանի լղոզված մուգ և պայծառ շերտերից: Դրա մի մասը կանցնի ուղիղ ճաղավանդակի միջով, իսկ մի մասը կծռվի: Այսպիսով, ձևավորվում են երկու նոր ճառագայթներ, որոնք ցանցից դուրս են գալիս սկզբնական փնջի որոշակի անկյան տակ և գտնվում են դրա երկու կողմերում։ Եթե մեկ լազերային ճառագայթ ունի, օրինակ, հարթ ալիքային ճակատ, ապա դրա կողքերում ձևավորված երկու նոր ճառագայթներ նույնպես կունենան հարթ ալիքային ճակատներ: Այսպիսով, անցնելովդիֆրակցիոն քերող լազերային ճառագայթ, մենք ձևավորում ենք երկու նոր ալիքի ճակատ (հարթ): Ըստ երևույթին, դիֆրակցիոն ցանցը կարելի է համարել հոլոգրամի ամենապարզ օրինակ:
Հոլոգրամի գրանցում
Հոլոգրաֆիայի հիմնական սկզբունքների ներածությունը պետք է սկսվի երկու հարթ ալիքային ճակատների ուսումնասիրությամբ: Փոխազդելով՝ նրանք ձևավորում են միջամտության օրինաչափություն, որն արձանագրվում է էկրանի հետ նույն տեղում տեղադրված լուսանկարչական ափսեի վրա։ Գործընթացի այս փուլը (առաջինը) հոլոգրաֆիայում կոչվում է հոլոգրամի գրանցում (կամ գրանցում):
Պատկերի վերականգնում
Կենթադրենք, որ հարթ ալիքներից մեկը A-ն է, իսկ երկրորդը՝ B: Ալիքը A-ն կոչվում է հղման ալիք, իսկ B-ն՝ օբյեկտի ալիք, այսինքն՝ արտացոլված է այն օբյեկտից, որի պատկերը ֆիքսված է:. Այն չի կարող որևէ կերպ տարբերվել հղման ալիքից: Այնուամենայնիվ, եռաչափ իրական օբյեկտի հոլոգրամա ստեղծելիս ձևավորվում է օբյեկտից արտացոլված լույսի շատ ավելի բարդ ալիքային ճակատ:
Լուսանկարչական թաղանթի վրա ներկայացված միջամտության օրինաչափությունը (այսինքն՝ դիֆրակցիոն ցանցի պատկերը) հոլոգրամ է: Այն կարող է տեղադրվել հղման առաջնային ճառագայթի ճանապարհին (լազերային լույսի ճառագայթ՝ հարթ ալիքային ճակատով): Այս դեպքում երկու կողմերում ձևավորվում է 2 նոր ալիքային ճակատ: Դրանցից առաջինը օբյեկտի ալիքի ճակատի ճշգրիտ պատճենն է, որը տարածվում է նույն ուղղությամբ, ինչ ալիքը B: Վերոհիշյալ փուլը կոչվում է պատկերի վերակառուցում:
Հոլոգրաֆիկ գործընթաց
Երկու կողմից ստեղծված միջամտության ձևըհարթության համահունչ ալիքները, լուսանկարչական ափսեի վրա գրանցելուց հետո, այն սարք է, որը թույլ է տալիս այս ալիքներից մեկի լուսավորության դեպքում վերականգնել մեկ այլ հարթ ալիք: Հետևաբար, հոլոգրաֆիկ պրոցեսն ունի հետևյալ փուլերը. ալիքային օբյեկտի ճակատի գրանցում և հետագա «պահում» հոլոգրամի տեսքով (միջամտության օրինաչափություն) և դրա վերականգնում ցանկացած պահից հետո, երբ հղագրման ալիքն անցնում է հոլոգրամով։
Օբյեկտիվ ալիքի ճակատը իրականում կարող է լինել ցանկացած բան: Օրինակ, այն կարող է արտացոլվել ինչ-որ իրական օբյեկտից, եթե միևնույն ժամանակ համահունչ է հղման ալիքին: Ձևավորվելով ցանկացած երկու ալիքային ճակատներով՝ համահունչ, միջամտության օրինաչափությունը մի սարք է, որը թույլ է տալիս դիֆրակցիայի շնորհիվ վերափոխել այդ ճակատներից մեկը մյուսի: Հենց այստեղ է թաքնված այնպիսի երևույթի բանալին, ինչպիսին հոլոգրաֆիան է: Դենիս Գաբորն առաջինն էր, ով հայտնաբերեց այս հատկությունը։
Հոլոգրամով ձևավորված պատկերի դիտարկում
Մեր ժամանակներում հոլոգրամներ կարդալու համար սկսում է օգտագործել հատուկ սարք՝ հոլոգրաֆիկ պրոյեկտոր։ Այն թույլ է տալիս պատկերը փոխակերպել 2D-ից 3D: Այնուամենայնիվ, պարզ հոլոգրամներ դիտելու համար հոլոգրաֆիկ պրոյեկտոր ընդհանրապես չի պահանջվում: Եկեք համառոտ խոսենք, թե ինչպես դիտել նման պատկերները:
Ամենապարզ հոլոգրամով ձևավորված պատկերը դիտելու համար անհրաժեշտ է այն տեղադրել աչքից մոտ 1 մետր հեռավորության վրա։ Դուք պետք է նայեք դիֆրակցիոն ցանցի միջով այն ուղղությամբ, որով հարթ ալիքները (վերակառուցված) դուրս են գալիս դրանից:Քանի որ դա հարթ ալիքներն են, որոնք մտնում են դիտորդի աչքը, հոլոգրաֆիկ պատկերը նույնպես հարթ է: Այն մեզ թվում է որպես «կույր պատ», որը հավասարապես լուսավորվում է լույսով, որն ունի նույն գույնը, ինչ համապատասխան լազերային ճառագայթումը։ Քանի որ այս «պատը» զուրկ է կոնկրետ հատկանիշներից, անհնար է որոշել, թե որքան հեռու է այն։ Թվում է, թե նայում ես երկարացված պատին, որը գտնվում է անսահմանության վրա, բայց միևնույն ժամանակ տեսնում ես դրա միայն մի մասը, որը կարող ես տեսնել փոքրիկ «պատուհանից», այսինքն՝ հոլոգրամայից։ Հետևաբար, հոլոգրամը միատեսակ լուսավոր մակերես է, որի վրա մենք ուշադրության արժանի ոչինչ չենք նկատում։
Դիֆրակցիոն վանդակաճաղը (հոլոգրամ) մեզ թույլ է տալիս դիտարկել մի քանի պարզ էֆեկտներ: Նրանք կարող են ցուցադրվել նաև այլ տեսակի հոլոգրամների միջոցով: Անցնելով դիֆրակցիոն ցանցով լույսի ճառագայթը ճեղքվում է, առաջանում են երկու նոր ճառագայթներ։ Լազերային ճառագայթները կարող են օգտագործվել ցանկացած դիֆրակցիոն ցանց լուսավորելու համար: Այս դեպքում ճառագայթումը գույնով պետք է տարբերվի իր ձայնագրման ժամանակ օգտագործվածից: Գունավոր ճառագայթի ճկման անկյունը կախված է նրանից, թե ինչ գույն ունի: Եթե այն կարմիր է (ամենաերկար ալիքի երկարությունը), ապա այդպիսի ճառագայթը թեքված է ավելի մեծ անկյան տակ, քան կապույտ ճառագայթը, որն ունի ամենակարճ ալիքի երկարությունը։
Դիֆրակցիոն ցանցի միջոցով կարող եք բաց թողնել բոլոր գույների խառնուրդը, այսինքն՝ սպիտակը: Այս դեպքում այս հոլոգրամի յուրաքանչյուր գունային բաղադրիչ թեքված է իր անկյան տակ: Արդյունքը սպեկտր էնման է պրիզմայով ստեղծվածին։
Դիֆրակցիոն վանդակաճաղի հարվածի տեղադրում
Դիֆրակցիոն վանդակաճաղի հարվածները պետք է կատարվեն իրար շատ մոտ, որպեսզի ճառագայթների թեքումը նկատելի լինի։ Օրինակ՝ կարմիր ճառագայթը 20°-ով թեքելու համար անհրաժեշտ է, որ հարվածների միջև հեռավորությունը չգերազանցի 0,002 մմ։ Եթե դրանք ավելի սերտորեն տեղադրվեն, լույսի ճառագայթը սկսում է էլ ավելի թեքվել: Այս վանդակաճաղը «ձայնագրելու» համար անհրաժեշտ է լուսանկարչական ափսե, որն ընդունակ է գրանցել նման նուրբ մանրամասներ։ Բացի այդ, անհրաժեշտ է, որ ափսեը լիովին անշարժ մնա մերկացման ժամանակ, ինչպես նաև գրանցման ժամանակ։
Նկարը կարող է զգալիորեն լղոզվել նույնիսկ ամենափոքր շարժումով, և այնքան, որ այն ամբողջովին անտարբերելի կլինի: Այս դեպքում մենք կտեսնենք ոչ թե միջամտության օրինաչափություն, այլ պարզապես ապակե ափսե՝ միատեսակ սև կամ մոխրագույն իր ամբողջ մակերեսով: Իհարկե, այս դեպքում դիֆրակցիոն էֆեկտները, որոնք առաջանում են դիֆրակցիոն ցանցից, չեն վերարտադրվի:
Փոխանցման և արտացոլող հոլոգրամներ
Մեր դիտարկած դիֆրակցիոն ցանցը կոչվում է փոխանցող, քանի որ այն գործում է դրա միջով անցնող լույսի ներքո: Եթե վանդակաճաղերը կիրառենք ոչ թե թափանցիկ ափսեի, այլ հայելու մակերեսի վրա, ապա կստանանք ռեֆլեկտիվ դիֆրակցիոն վանդակաճաղ։ Այն արտացոլում է լույսի տարբեր գույներ տարբեր անկյուններից: Համապատասխանաբար, գոյություն ունեն հոլոգրամների երկու մեծ դասեր՝ ռեֆլեկտիվ և փոխանցող։ Առաջինները դիտվում են արտացոլված լույսի ներքո, իսկ երկրորդները՝ հաղորդվող լույսի ներքո։
