Picha ya holografia inazidi kutumika leo. Wengine hata wanaamini kwamba hatimaye inaweza kuchukua nafasi ya njia za mawasiliano tunazozijua. Ipende usipende, lakini sasa inatumika kikamilifu katika tasnia anuwai. Kwa mfano, sote tunafahamu stika za holographic. Watengenezaji wengi huzitumia kama njia ya ulinzi dhidi ya bidhaa ghushi. Picha hapa chini inaonyesha baadhi ya vibandiko vya holographic. Matumizi yao ni njia bora sana ya kulinda bidhaa au hati dhidi ya kughushi.
Historia ya utafiti wa holografia
Taswira ya pande tatu inayotokana na mnyumbuliko wa miale ilianza kuchunguzwa hivi majuzi. Hata hivyo, tunaweza tayari kuzungumza juu ya kuwepo kwa historia ya utafiti wake. Dennis Gabor, mwanasayansi wa Kiingereza, alifafanua holografia kwa mara ya kwanza mnamo 1948. Ugunduzi huu ulikuwa muhimu sana, lakini umuhimu wake mkubwa wakati huo haukuwa wazi. Watafiti waliofanya kazi katika miaka ya 1950 waliteseka kutokana na ukosefu wa chanzo thabiti cha mwanga, mali muhimu sana kwa maendeleo ya holography. Laser ya kwanzailiundwa mnamo 1960. Kwa kifaa hiki inawezekana kupata mwanga kuwa na mshikamano wa kutosha. Juris Upatnieks na Immet Leith, wanasayansi wa Marekani, waliitumia kuunda hologramu za kwanza. Kwa usaidizi wao, picha zenye sura tatu za vitu zilipatikana.
Katika miaka iliyofuata, utafiti uliendelea. Mamia ya karatasi za kisayansi zinazochunguza dhana ya holografia zimechapishwa tangu wakati huo, na vitabu vingi vimechapishwa juu ya njia hiyo. Walakini, kazi hizi zinaelekezwa kwa wataalamu, sio kwa msomaji wa jumla. Katika makala haya tutajaribu kueleza kuhusu kila kitu katika lugha inayoweza kufikiwa.
holography ni nini
Ufafanuzi ufuatao unaweza kupendekezwa: holografia ni picha ya pande tatu inayopatikana kwa leza. Hata hivyo, ufafanuzi huu sio wa kuridhisha kabisa, kwani kuna aina nyingine nyingi za picha tatu-dimensional. Walakini, inaonyesha muhimu zaidi: holografia ni njia ya kiufundi ambayo hukuruhusu "kurekodi" mwonekano wa kitu; kwa msaada wake, picha ya tatu-dimensional inapatikana ambayo inaonekana kama kitu halisi; matumizi ya leza yalichukua jukumu muhimu katika ukuzaji wake.
Holografia na matumizi yake
Utafiti wa holografia huturuhusu kufafanua masuala mengi yanayohusiana na upigaji picha wa kawaida. Kama sanaa ya kuona, taswira ya pande tatu inaweza hata kutoa changamoto kwa sanaa ya mwisho, kwa vile inakuruhusu kuakisi ulimwengu unaokuzunguka kwa usahihi na kwa usahihi zaidi.
Wanasayansi wakati mwingine hutenga enzi katika historia ya wanadamu kwa njiamiunganisho ambayo ilijulikana katika karne fulani. Tunaweza kuzungumza, kwa mfano, kuhusu hieroglyphs zilizokuwepo Misri ya kale, kuhusu uvumbuzi wa mashine ya uchapishaji mwaka wa 1450. Kuhusiana na maendeleo ya kiteknolojia yanayoonekana katika wakati wetu, njia mpya za mawasiliano, kama vile televisheni na simu, zimechukua nafasi kubwa. Ingawa kanuni ya holografia bado ni changa linapokuja suala la matumizi yake katika vyombo vya habari, kuna sababu za kuamini kwamba vifaa vinavyotokana na hilo katika siku zijazo vitaweza kuchukua nafasi ya njia za mawasiliano zinazojulikana kwetu, au angalau kupanua yao. upeo.
Fasihi ya kisayansi na chapa kuu mara nyingi huonyesha holografia katika mwanga usio sahihi, uliopotoka. Mara nyingi huunda maoni potofu juu ya njia hii. Picha ya volumetric, iliyoonekana kwa mara ya kwanza, inavutia. Hata hivyo, jambo la kufurahisha zaidi ni maelezo ya kimwili ya kanuni ya kifaa chake.
Mfumo wa kuingiliwa
Uwezo wa kuona vitu unatokana na ukweli kwamba mawimbi ya mwanga, yanayorudishwa navyo au kuakisiwa kutoka navyo, huingia machoni mwetu. Mawimbi ya mwanga yanayoakisiwa kutoka kwa kitu fulani yana sifa ya umbo la mawimbi ya mbele yanayolingana na umbo la kitu hiki. Mfano wa bendi za giza na nyepesi (au mistari) huundwa na vikundi viwili vya mawimbi ya mwanga yanayoingiliana. Hivi ndivyo holography ya volumetric inavyoundwa. Katika kesi hii, bendi hizi katika kila kesi hujumuisha mchanganyiko ambao unategemea tu sura ya mawimbi ya mawimbi ambayo yanaingiliana. Vilepicha inaitwa kuingiliwa. Inaweza kudumu, kwa mfano, kwenye sahani ya picha, ikiwa imewekwa mahali ambapo kuingiliwa kwa wimbi kunazingatiwa.
Aina ya hologramu
Njia inayokuruhusu kurekodi (kusajili) sehemu ya mbele ya wimbi inayoakisiwa kutoka kwa kitu, na kisha kuirejesha ili ionekane kwa mwangalizi kwamba anaona kitu halisi, na ni holografia. Hii ni athari kutokana na ukweli kwamba picha inayotokana ni ya pande tatu kwa njia sawa na kitu halisi.
Kuna aina nyingi tofauti za hologramu ambazo ni rahisi kuchanganyikiwa. Ili kufafanua aina fulani bila utata, vivumishi vinne au hata vitano vinapaswa kutumika. Kati ya seti zao zote, tutazingatia tu madarasa kuu ambayo hutumiwa na holography ya kisasa. Walakini, kwanza unahitaji kuzungumza kidogo juu ya jambo kama hilo la wimbi kama diffraction. Ni yeye anayeturuhusu kuunda (au tuseme, kuunda upya) sehemu ya mbele ya wimbi.
Diffraction
Kitu chochote kikiwa katika njia ya mwanga basi kinatia kivuli. Nuru huinama kuzunguka kitu hiki, ikiingia kwa sehemu kwenye eneo la kivuli. Athari hii inaitwa diffraction. Inafafanuliwa na asili ya wimbi la mwanga, lakini ni vigumu kuielezea kwa ukamilifu.
Ni kwa pembe ndogo pekee ambapo mwanga hupenya eneo la kivuli, kwa hivyo hatutambui. Hata hivyo, ikiwa kuna vizuizi vingi vidogo kwenye njia yake, umbali kati ya ambayo ni urefu wa mawimbi machache tu ya mwanga, athari hii huonekana kabisa.
Ikiwa anguko la sehemu ya mbele ya wimbi litaanguka kwenye kizuizi kikubwa kimoja, sehemu yake inayolingana "huanguka", ambayo haiathiri eneo lililobaki la mbele ya wimbi hili. Ikiwa kuna vizuizi vingi vidogo kwenye njia yake, inabadilika kama matokeo ya mgawanyiko ili nuru inayoeneza nyuma ya kizuizi iwe na sehemu ya mbele ya wimbi tofauti.
Badiliko ni kali sana hata mwanga huanza kuenea upande mwingine. Inabadilika kuwa diffraction inaturuhusu kubadilisha eneo la asili la wimbi kuwa tofauti kabisa. Kwa hivyo, diffraction ni utaratibu ambao tunapata mbele ya wimbi jipya. Kifaa kinachounda kwa njia iliyo hapo juu inaitwa diffraction grating. Hebu tuzungumzie kwa undani zaidi.
upasuaji wa diffraction
Hii ni sahani ndogo iliyo na viboko vyembamba vilivyonyooka vilivyowekwa juu yake. Wao hutenganishwa kutoka kwa kila mmoja kwa mia moja au hata elfu ya millimeter. Ni nini hufanyika ikiwa boriti ya leza itakutana na wavu kwenye njia yake, ambayo ina mistari kadhaa ya ukungu ya giza na angavu? Sehemu yake itaenda moja kwa moja kupitia wavu, na sehemu itainama. Kwa hivyo, mihimili miwili mipya huundwa, ambayo hutoka kwa wavu kwa pembe fulani kwa boriti ya asili na iko pande zote mbili zake. Ikiwa boriti moja ya laser ina, kwa mfano, mbele ya wimbi la gorofa, mihimili miwili mpya inayoundwa kwenye pande zake pia itakuwa na pande za mawimbi ya gorofa. Kwa hivyo, kupitadiffraction grating laser boriti, sisi kuunda wavefronts mbili mpya (gorofa). Inavyoonekana, wavu wa kutofautisha unaweza kuzingatiwa kama mfano rahisi zaidi wa hologramu.
Usajili wa Hologram
Utangulizi wa kanuni za msingi za holografia unapaswa kuanza na utafiti wa pande mbili za mawimbi ya ndege. Kuingiliana, huunda muundo wa kuingilia kati, ambao umeandikwa kwenye sahani ya picha iliyowekwa mahali sawa na skrini. Hatua hii ya mchakato (ya kwanza) katika holografia inaitwa kurekodi (au usajili) wa hologramu.
Urejeshaji wa picha
Tutachukulia kuwa moja ya mawimbi ya ndege ni A, na la pili ni B. Wimbi A linaitwa wimbi la kumbukumbu, na B linaitwa mawimbi ya kitu, yaani, inayoakisiwa kutoka kwa kitu ambacho taswira yake imewekwa.. Huenda isitofautiane kwa njia yoyote na wimbi la kumbukumbu. Hata hivyo, wakati wa kuunda hologramu ya kitu halisi chenye mwelekeo-tatu, mawimbi tata zaidi ya mwanga yanayoakisiwa kutoka kwa kitu huundwa.
Mchoro wa kuingiliwa unaowasilishwa kwenye filamu ya picha (yaani, taswira ya wavu wa kutofautisha) ni hologramu. Inaweza kuwekwa kwenye njia ya boriti ya msingi ya kumbukumbu (boriti ya mwanga wa laser na mbele ya wimbi la gorofa). Katika kesi hii, pande 2 mpya za wimbi huundwa kwa pande zote mbili. Ya kwanza kati ya hizi ni nakala kamili ya sehemu ya mbele ya wimbi la kitu, ambayo huenea katika mwelekeo sawa na wimbi B. Hatua iliyo hapo juu inaitwa uundaji upya wa picha.
Mchakato wa Holographic
Mchoro wa mwingiliano ulioundwa na wawilindege mawimbi madhubuti, baada ya kurekodi yake juu ya sahani ya picha, ni kifaa ambayo inaruhusu, katika kesi ya kuja kwa moja ya mawimbi haya, kurejesha wimbi jingine la ndege. Mchakato wa holografia, kwa hiyo, una hatua zifuatazo: usajili na "hifadhi" inayofuata ya kitu cha wimbi la mbele kwa namna ya hologramu (muundo wa kuingilia kati), na urejesho wake baada ya wakati wowote wakati wimbi la kumbukumbu linapita kupitia hologramu.
Lengo la wimbi la mbele linaweza kuwa chochote. Kwa mfano, inaweza kuonyeshwa kutoka kwa kitu fulani halisi, ikiwa wakati huo huo ni madhubuti kwa wimbi la kumbukumbu. Imeundwa na pande zozote mbili za mawimbi kwa mshikamano, muundo wa kuingilia kati ni kifaa kinachoruhusu, kwa sababu ya mgawanyiko, kubadilisha moja ya pande hizi hadi nyingine. Ni hapa kwamba ufunguo wa jambo kama vile holografia umefichwa. Dennis Gabor alikuwa wa kwanza kugundua mali hii.
Uchunguzi wa picha iliyoundwa na hologramu
Katika wakati wetu, kifaa maalum, projekta ya holografia, kinaanza kutumika kusoma hologramu. Inakuruhusu kubadilisha picha kutoka 2D hadi 3D. Hata hivyo, ili kutazama hologramu rahisi, projector ya holographic haihitajiki kabisa. Hebu tuzungumze kwa ufupi jinsi ya kutazama picha kama hizo.
Ili kutazama picha inayoundwa na hologramu rahisi zaidi, unahitaji kuiweka kwenye umbali wa takriban mita 1 kutoka kwa jicho. Unahitaji kuangalia kupitia wavu wa diffraction katika mwelekeo ambao mawimbi ya ndege (yaliyojengwa upya) yanatoka ndani yake. Kwa kuwa ni mawimbi ya ndege ambayo huingia kwenye jicho la mwangalizi, picha ya holographic pia ni gorofa. Inaonekana kwetu kama "ukuta kipofu", ambao unaangazwa sawasawa na mwanga ambao una rangi sawa na mionzi ya laser inayolingana. Kwa kuwa "ukuta" huu hauna sifa maalum, haiwezekani kuamua ni umbali gani. Inaonekana kana kwamba unatazama ukuta uliopanuliwa ulio kwenye infinity, lakini wakati huo huo unaona sehemu yake tu, ambayo unaweza kuona kupitia "dirisha" ndogo, yaani, hologramu. Kwa hivyo, hologramu ni uso unaong'aa kwa usawa ambao hatuoni chochote kinachostahili kuzingatiwa.
Upasuaji wa diffraction (hologramu) huturuhusu kuona athari kadhaa rahisi. Wanaweza pia kuonyeshwa kwa kutumia aina nyingine za hologramu. Kupitia grating ya diffraction, mwanga wa mwanga umegawanyika, mihimili miwili mpya huundwa. Mihimili ya laser inaweza kutumika kuangazia wavu wowote wa diffraction. Katika kesi hiyo, mionzi inapaswa kutofautiana kwa rangi na ile iliyotumiwa wakati wa kurekodi. Pembe ya kupiga rangi ya boriti ya rangi inategemea rangi gani inayo. Ikiwa ni nyekundu (urefu wa wimbi refu zaidi), basi boriti kama hiyo inainama kwa pembe kubwa kuliko boriti ya bluu, ambayo ina urefu mfupi zaidi wa wimbi.
Kupitia wavu wa kutenganisha, unaweza kuruka mchanganyiko wa rangi zote, yaani, nyeupe. Katika kesi hii, kila sehemu ya rangi ya hologramu hii imeinama kwa pembe yake. Pato ni wigosawa na ile iliyoundwa na prism.
uwekaji wa kiharusi cha diffraction
Mipigo ya wavu wa kutofautisha inapaswa kufanywa karibu sana ili kujipinda kwa miale kuonekane. Kwa mfano, kupiga boriti nyekundu kwa 20 °, ni muhimu kwamba umbali kati ya viboko hauzidi 0.002 mm. Ikiwa zimewekwa kwa karibu zaidi, boriti ya mwanga huanza kuinama zaidi. Ili "kurekodi" grating hii, sahani ya picha inahitajika, ambayo ina uwezo wa kusajili maelezo hayo mazuri. Kwa kuongeza, ni muhimu kwamba sahani ibaki tuli kabisa wakati wa mfiduo, na pia wakati wa usajili.
Picha inaweza kutiwa ukungu kwa kiasi kikubwa hata kwa kusogezwa kidogo, na kiasi kwamba haitaweza kutofautishwa kabisa. Katika kesi hii, hatutaona muundo wa kuingiliwa, lakini tu sahani ya kioo, sare nyeusi au kijivu juu ya uso wake wote. Bila shaka, katika kesi hii, athari za mgawanyiko zinazozalishwa na wavu wa mtengano hazitatolewa tena.
Usambazaji na hologramu tafakari
Upako wa mtengano ambao tumezingatia unaitwa upitishaji, kwa kuwa unafanya kazi katika mwanga unaopita ndani yake. Ikiwa tunatumia mistari ya grating si kwenye sahani ya uwazi, lakini juu ya uso wa kioo, tutapata grating ya kutafakari ya diffraction. Inaonyesha rangi tofauti za mwanga kutoka kwa pembe tofauti. Ipasavyo, kuna madarasa mawili makubwa ya hologramu - ya kutafakari na ya kupitisha. Ya kwanza hutazamwa katika mwanga unaoakisiwa, ilhali ya mwisho huzingatiwa katika mwanga unaopitishwa.
