Получение голограммы точки

Для получения голограммы требуется источник строго монохроматического света от лазера (1). Свет проходит через систему линз (2) L₁ и L₂: линза L₁ на выходе дает расходящейся пучок, линза L₂ на выходе дает параллельный пучок света 3, получивший название опорного. Опорный пучок отражается от зеркала 4 и фиксируется фотопластиной 5 (рис. 6). Часть опорного пучка попадает на точечный объект 6 и рассеивается от него, образуя сигнальный пучок 7, который также падает на фотопластинку 5, где и возникает интерференция в результате наложения опорного и сигнального пучков. Интерференционную картину, образованную наложением опорного и сигнального пучков и зафиксированную на светочувствительную пластину, называют голограммой.

Каждый предмет мы вправе рассматривать как множество рассеивающих точек и когерентное освещение его лазером позволяет ожидать интерференционных эффектов, обусловленных наложением голограмм, полученных от отдельных точек исследуемого предмета.

Для воспроизведения голограммы фотопластинку облучают опорным пучком, видимым светом, причем можно брать не всю голограмму, а вырезать из нее узкую полоску, которая также несет в себе всю информацию о предмете, но качество изображения ухудшается.

Перспективной для медицины является ультразвуковая голография. Получив голограмму в ультразвуковых волнах, можно восстановить её видимым светом. Ультразвуковая голограмма позволяют получить объемную картину внутренних органов, что чрезвычайно актуально для диагностики. Еще одно использование голографии в медицине - это голографический микроскоп.

Порядок выполнения работы

1. С помощью линейки определить расстояние ОА от дифракционной решетки до экрана.
2. Включить лазер.
3. Получив четкую картину максимумов на экране, найти расстояние между первыми максимумами, затем между вторыми и т.д. .

1. Рассчитать величину для всех максимумов по формуле (см. рис.7):

При малых значениях углов .

1. По формуле определить длину волны лазерного излучения.
2. Полученные данные занести в таблицу, выразив длину волны в нм.

N n/n	ОА (см)	(см)		k	l (нм)	Dl (нм)	Dl2 (нм)2	s, m	t0,95,n-1	Е %	Dt

Контрольные вопросы

1. Дифракция света. Условия max и min дифракции.
2. Дифракция в параллельных лучах от одной щели.
3. Дифракционная решетка и её применение в медицине.
4. Вывод формулы дифракционной решетки.
5. Интерференция света. Условия максимума и минимума интерференции.
6. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры, их применение в медицине.
7. Интерферометры и их применение в медицине.
8. Физические основы голографии.

Тестовые задания

1. Интерференцией света называется явление…

а) отклонения света от прямолинейного распространения;

б) при котором световой вектор занимает постоянное положение в пространстве;

в) возникающее при переходе света из среды одной оптической плотности в другую среду;

г) наложения световых волн друг на друга.

1. Устойчивая интерференционная картина возникает от источников:

а) монохроматических;

б) полихроматических;

в) когерентных;

г) от любых.

1. Когерентными волнами называются волны:

а) равной интенсивности;

б) равной интенсивности и частоты;

в) равной амплитуды и частоты;

г) равной частоты и одинаковых фаз или с постоянным сдвигом фаз.

1. Укажите, на каком из рисунков правильно показана оптическая разность хода D лучей:

а б

в г

1. Укажите формулу, выражающую условие max (усиления) интерференции:

а) ; б) ;

в) ; г) .

1. Укажите формулу, выражающую условие min интерференции:

а) ; б) ;

в) ; г) .

7. Какой из перечисленных параметров нельзя определить с помощью интерферометра:

а) длину волны;

б) показатель преломления;

в) качество оптических поверхностей;

г) разрешающую способность оптических приборов.

8. Дифракцией света называется явление:

а) наложения световых волн друг на друга;

б) основанное на зависимости показателя преломления от длины световой волны;

в) отклонения света от прямолинейного распространения;

г) при котором положение вектора электромагнитной волны не меняется.

9. Укажите формулу, выражающую условие усиления (max) при дифракции:

а) ; б) ;

в) ; г) .

10. Укажите формулу, выражающую условие ослабления (min) при дифракции:

а) ; б) ;

в) ; г) .

11. Укажите формулу для дифракционной решетки:

а) ; б) ;

в) ; г) .

12. Получение голограммы основано на явлении….

а) дисперсии света;

б) поляризации света;

в) интерференции света и дифракции света;

г) люминесценции.

13. Разрешающая способность дифракционной решетки R определяется формулой:

а) ; б) ;

в) ; г) .

14. Расстояния от когерентных источников до точки наблюдения интерференционной картины равны соответственно и . Чему равна оптическая разность хода D лучей?

а) ; б) ;

в) ; г) .

15. С помощью дифракционной решетки с периодом получена линия в спектре Na с длиной волны . Какому sin угла соответствует эта линия в спектре I-го порядка (k=1)?

а) 0,589; б) 0,0589;

в) 0,00589; г) 0,2945.

16. Интерференционная картина получена от источников, находящихся от нее на расстояниях 7 м и 5 м. Каким будет условие 1 – го максимума?

а) ; в) ;

б) ; г) .

17. Интерференционная картина получена при разности хода D=5 см. Каким будет условие 3 – его максимума?

а) ; б) ;

в) ; г) .

18. Принцип Гюйгенса – Френеля утверждает, что…

а) устойчивая интерференционная картина возникает при наложении когерентных волн;

б) каждая точка среды, до которой доходит первичная волна, становится источником вторичных волн;

в) волны являются когерентными, если они имеют равные частоты, одинаковые фазы или постоянный сдвиг фаз;

г) каждая точка среды, до которой доходит первичная волна, становится источником вторичных волн, которые являются когерентными.

19. В формуле дифракционной решетки угол j -это …

а) угол падения луча;

б) угол отражения;

в) угол преломления;

г) угол дифракции;

д) угол скольжения.

20. Периодом дифракционной решетки d называется …

а) расстояние между щелями решетки;

б) количество штрихов, нанесенных на 1 см решетки;

в) расстояние между непрозрачными для света полосами;

г) суммарная ширина соседних прозрачной и непрозрачной полосы.

21. Условием возникновения дифракции от препятствия является:

а) соразмерность размеров препятствий с длиной световой волны;

б) световые волны должны быть когерентными;

в) световые волны должны быть монохроматическими;

г) световые волны должны иметь равные частоты.

22. Укажите, на каком из приведенных рисунков между лучами заключен период дифракционной решетки:

а б

в г

23. Для получения голограммы требуется источник…

а) полихроматического света;

б) монохроматического света;

в) когерентного света;

г) рассеянного света.

24. На дифракционной картине максимальная освещенность приходится

на максимум…

а) 0 порядка;

б) 1 – ого порядка;

в) 2 – ого порядка;

г) 3 – его порядка.

25. Чему будет равна разрешающая способность дифракционной решетки R для порядка спектра k=2, если число штрихов N=100?

а) 50; б) 400; в) 200; г) 100.

Лабораторная работа №10