Процессы. Интерференция. Голография.

Интерференция – это сложение волн (колебаний, процессов).
Из курса школьной физики и математики мы знаем, что колебания могут усиливать и ослаблять друг друга. Если у них одинаковая частота и сдвиг по фазе равен нулю, то они усилят друг друга, т.е. их амплитуды будут складываться.

В случае с обычной фотографией, когда мы записываем на чувствительную фотопластинку отражения от какого-либо предмета, для того чтобы получилась четкая картинка, время записи должно быть достаточно коротким, иначе, вместо состояния объекта мы рискуем записать процесс – картинка будет размазанной.

Важно понимать, что в случае с фотографией мы получаем информационную копию объекта, мерность которой на единицу меньше реальной. Реальный объект трехмерный, а изображение на фотографии – двухмерно. На заре фотографии изображения получались черно-белыми, затем пришел черед цветной фотографии. Хочется напомнить, что обычный свет имеет широкий спектр – в нем присутствуют колебания с разными длинами волн (помните: каждый охотник желает знать, где сидит фазан).

В случае с голографией все значительно интереснее. Голограмма – это трехмерная информационная копия объекта. Для создания голограммы нам понадобится лазер, наклонное полупрозрачное зеркало, предмет, образ которого мы хотим запечатлеть, чувствительная голографическая пластинка, на которую мы запишем опорный и отраженный от объекта лазерный луч.

Вместо обычного источника света при создании голограммы используется лазер – источник когерентного монохромного излучения, т.е. колебаний определенной длины волны, например зеленого цвета. Лучи от лазера попадают сначала на полупрозрачное зеркало; в результате часть их проходит дальше, а часть отклоняется и падает на предмет, например, яблоко.

Лучи, прошедшие сквозь зеркало, образуют так называемый опорный световой пучок, а отразившийся от яблока - предметный. На месте их пересечения помещают специальную фотопластинку с очень большим разрешением. После записи информации о предмете, с помощью микроскопа на ней можно различить множество тончайших параллельных линий, отстоящих друг от друга всего на 0,001 мм.

Складываясь друг с другом, опорный и предметный световые пучки создают на фотопластинке крайне сложный “рисунок” из огромного количества тончайших линий, образующих замысловатые узоры. В результате фотообработки этот “рисунок” закрепляют. Все, голограмма предмета создана, но она нисколько не похожа на фотографию яблока. Бесполезно пытаться различить какие-либо очертания в сложной картине пятен и замысловатых узоров. Можно лишь подивиться тому, что именно в этой картине и хранится в “замороженном виде” объемная информационная копия яблока. Важно, что здесь записана настолько полная информация, что она дает возможность восстановить визуальную объемную копию реального предмета. Важно, что голограмма записывается из колебаний одной длинны волны, но отразившаяся от предмета волна приходит на фотопластинку с небльшим сдвигом по фазе.

Чтобы его “разморозить”, надо осветить голограмму точно таким же световым пучком, который на этапе ее записи играл роль опорного пучка. Встанем перед голограммой и направим сзади на нее опорный световой пучок от лазера. Тотчас же, как по волшебству она просветлится, в ней возникнет прозрачное окно, в глубине которого мы и увидим наше яблоко (рис.3). Видно, что тот же самый предметный пучок, который на рис.2 падал на фотопластинку, теперь продолжает распространяться от голограммы к наблюдателю. В результате наблюдатель реально воспринимает предмет, как если бы тот продолжал находиться на прежнем месте.

Есть ряд существенных отличий голограммы от реального объекта:

-          голограмму можно насквозь пронзить рукой и вы ничего не ощутите;
-          т.к. опорный лазерный луч является монохроматическим, как правило, зеленого или красного цвета, то и голограмма, в отличие от реального объекта, имеющего сложную цветовую окраску, будет монохромной, т.е. зеленой или красной.

Голографическая пластинка обладает любопытными свойствами. Если отломить от нее кусочек и осветить его опорным лазерным лучом, то мы по-прежнему увидим в пространстве изображение (образ) всего объекта, не часть объекта, а именно, всего объекта. Правда, есть один нюанс: чем меньше по размерам будет кусочек голографической пластинки, тем менее ярким будет образ предмета.

Появились публикации, в которых утверждается, что созданы объемные голографические накопители, обладающие огромной информационной емкостью. В них удается записать не одно, а множество образов за счет того, что при записи меняется угол наклона лазерного луча. Соответственно и при считывании информации необходимо делать то же самое.

Итак, сама по себе голограмма - это “рисунок” (образ). Он может быть в принципе рассчитан на ЭВМ. Более того, с помощью программы этот “рисунок” можно нанести на фотопластинку. Одним словом, голограмму можно изготовить искусственно. При считывании такой голограммы мы увидим объемную копию предмета, которого в действительности вообще не существовало. Вместо того чтобы делать некоторую модель из материала, мы можем предварительно получить и изучить ее “световую копию”.

В настоящее время созданы голограммы, для считывания которых лазер не нужен - годится солнечный свет и даже свет от обычной лампы, висящей под потолком комнаты. Такие голограммы можно использовать в качестве иллюстраций в книгах. Допустим, вы садитесь за соответствующим образом освещенный стол, раскрываете учебник - и перед вами объемная картинка или совсем необычный объемный график.   

Разумеется, ведутся интенсивные работы по созданию полноцветных голограмм, «движущихся» голограмм.

Сейчас появилось огромное количество литературы о голографических свойствах памяти, голографической Вселенной. Когда говорят о голографической модели памяти, то имеют в виду следующее: память человека о тех или иных событиях и предметах не локализована в отдельных участках мозга, т.к. несмотря на значительные повреждения мозга, память не исчезает, и это подталкивает авторов к мысли о том, что мозг, в каком-то смысле, похож на «голографическую пластинку».
Любителям рассуждать о голографической Вселенной следует напомнить, что голограмму можно «проткнуть насквозь», т.к. это информационная копия объекта. Реальные объекты можно попытаться проткнуть насквозь, например, пальцем, но это чревато травмами.

Зачем вам эта информация? Эта информация понадобится нам при рассмотрении темы «Где живет Вера?» (память, пластичность мозга, мышление и т.д.), а также «Назад в светлое будущее» (когда мы будем рассматривать различные аспекты многовариантности) и «тонкого игрового поля» (ТИП).