1 Лекционный курс «МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ» ЛЕКЦИЯ 8 НАУКОЕМКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДЫ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

2 История голографии Изобретена в 1948 году Деннисом Габором для усовершенствования электронного микроскопа (задолго до изобретения лазеров) В 1962 году для получения голограмм впервые использовали лазер

3 Голография и фотография Фотография: 2-х мерная версия 3-х мерного объекта Отсутствует глубина изображения Регистрируются только амплитуды и частоты волн Теряется информация о фазах волн

4 Голография и фотография Голография: Записывается информация о всех деталях волнового фронта (в том числе и о фазе волны) При наблюдении голограммы полностью восстанавливается волновой фронт В изображении содержится вся информация о 3-х мерных характеристиках объекта Изображение является точной копией объекта в момент регистрации голограммы

5 Голография и фотография Голограмма: Преобразует фазовую информацию в амплитудную информацию (совпадение фаз – максимум амплитуды, противофазы – минимум амплитуды) Происходит интерференция световой волны от объекта с опорной волной Голограмма - сложная интерференционная картина, образованная множеством микроскопических полос Голос – греческое слово, обозначающее полное сообщение

6 ГОЛОГРАММА - ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ КАРТИНА ВОССТАНОВЛЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

7 Голограмма точечного источника Любой объект – система точечных источников света Опорная волна (плоская ) На фотопленке фиксируетс я результат наложения двух волн Волна от источника (сферическая) Фотопленка x z y

8 Голограмма точечного источника Максимумы (кольца почернения) для =2k ( s=OM-LM=k ) « Зонная пластинка »

9 Восстановление голограммы Голограмму освещают опорной волной Опорная волна рассевается на непрозрачных участках (максимумах) голограммы Опорная волна и волна, рассеянная от голограммы интерферируют и образуют действительное изображение и мнимое изображение

10 Восстановление голографического изображения Мнимое изображение Действительное изображение Волна от голограммы Опорная волна

11 Технические приложения голографии Голографическая «микроскопия» Увеличение достигается путем восстановления (наблюдения) голограмм волнами с длиной волны большей, чем при записи голограмм : M = r / s Например, запись производят, используя рентгеновский лазер, а наблюдают – в видимом свете. При этом увеличение M ~ 10 6 Таким образом получают увеличенные 3-х мерные изображения микроскопических объектов – молекул ДНК, вирусов

12 Технические приложения голографии Голографическая интерферометрия В методе двойной экспозиции на одну голограмму записывают два последовательных изображения объекта Если изменений объекта не происходило, то фазы совпадают и изображения сливаются Если объект изменялся, то в некоторых местах появляется разность фаз и возникает интерференционная картина Изменение разности фаз определяется изменениями разности хода (деформация) и изменениями показателя преломления (плотность, температура)

13 Стенд голографической интерферометрии Лазер BS-5% M1 L1 L2 PH M2 ДЕТАЛЬ Питание лазера НАГРУЗКА

14 Исследование механических деформаций методом двойной экспозиции Нагрузка (по нормали к рисунку) Изображение при двойной экспозиции Полосы интерференции X n=1 n=2 n=3 n=4

15 Расшифровка голографических изображений = 633 x10 -6 mm Первая темная полоса соответствует деформации d= /2 Вторая полоса - деформации d= /2 + d Полоса с номером n соответствует деформации d=(n-1/2) по отношению к неподвижному основанию

16 Распределение напряжений в круглой мембране, подвергнутой давлению

17 Форма колебаний кузова автомобиля Картина интерференционных полос указывает на наличие резонансных колебаний обшивки двери

18 Механические напряжения в дефектной лопатке турбины компрессора

19 Голографическая интерферометрия деформаций колеблющихся деталей Распределение деформаций в звучащей гитаре

20 Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции Изменение плотности вдоль линии A-B

21 Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции Распределение плотности газа между лопатками вращающейся турбины ( 4460 об. в минуту)

22 Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции Тепловые потоки в пламени свечи

23 Цвета на картинах интерференции радиоволн с космического спутника показывают скорости проседания поверхности (в мм/день) СЛАЙД ИЗ ЛЕКЦИИ 1