Fyzikální principy zaznamenávání a přenosu obrazu

Holografie

Holografie je metoda záznamu a trojrozmirného vybavování obrazu, zalo3ená
na interferenci vysoce koherentního svitla laseru. Umo3ouje tak získávat
trojrozmirné obrazy. Tyto obrazy jsou získávány bez pou3ití eoeek, a proto
se tato metoda nikdy nazývá v anglietini lensless photography. Teoretické
principy holografie rozpracoval anglický fyzik maiarského puvodu Dennis
Gabor (1900-1979) a obdr3el roku 1971 za vynález holografie Nobelovu
cenu. Samotné slovo "hologram" vzniklo z oeckého holos - celý, úplný a gram
- záznam, zpráva.
První skuteené vyu3ití hologramu se uskuteenilo na poeátku 1edesátých let
dvacátého století, kdy ji3 byl k dispozici laser. Koncem osmdesátých let bylo
mo3no produkovat hologramy v barevném provedení, stejni jako hologramy
od mikrovlnné a3 do X-paprskové oblasti spektra. Ultrazvukové hologramy
se zdaoilo získávat té3 za pou3ití zvukových vln.
Hologramy se získávají na speciálním zaoízení. Toto zaoízení je uspooádáno
tak, 3e svitlo odra3ené od poedmitu projde témio stejnou vzdálenost jako
referenení paprsek odra3ený na fotografickou desku zrcadlem. Kdy3
hologram zezadu prosvítíme koherentním svitlem, nejen 3e získáme koherentní
obraz, ale projeví se i paralaxa (tzn. zdánlivý rozdíl polohy poedmitu vzhledem
k pozadí poi pozorování ze dvou ruzných míst): Pohybujeme-li hlavou,
mu3eme obraz pozorovat z ruzných úhlu poesni jako ve skuteenosti.
Zobrazení má hloubku, proto3e hologram poesni rekonstruuje vlnoplochy,
které se 1íoí od skuteeného poedmitu. Pou3itím nikolika laseru s ruznou
vlnovou délkou vznikají pak barevné obrazy.
Holografie tedy rekonstruuje svitelné vlny. Osvitlený bod vysílá sférické
vlnoplochy, povrch poedmitu pak plochy slo3itij1í. Kdy3 na fotografickou
desku dopadnou dvi rovinné vlny z jednoho zdroje, vznikají interferenení
prou3ky - sled tmavých a svitlých pásku - co3 je vlastni hologram. Kdy3
interferuje napoíklad rovinná a kulová vlna, získáme jiný sled pásku a tím i jiný
obraz.
Po pruchodu laserového svitla hologramem se vytvooí dvi soustavy
vlnoploch. Jedna konvergentní (sbíhavá) vytváoí skuteený obraz, druhá
divergentní (rozbíhavá) obraz zdánlivý. Hologram vzniká poi dopadu
laserového svitla odra3eného od poedmitu na fotografickou desku. Eást
laserového svitla dopadá na desku jako referenení svazek. Obraz se
rekonstruuje osvitlením hologramu laserovým svitlem. Pozorovatel vidí
trojrozmirný zdánlivý obraz, který je dokonale prostorový, proto3e se miní
podle pozorovacího úhlu. Skuteený obraz se mu3e získat fotograficky - jako
snímek obrazu zdánlivého.
Hologram se li1í v podstati od obyeejné fotografie nejen tím, 3e zaznamenává
rozdilení intenzity odra3eného svitla, ale také fázovou distribucí. To znamená,
3e film rozli1uje mezi vlnami, které dosahují citlivého svitelného povrchu,
zatímco jsou na maximální hodnoti vlnového kmitání, zatím co dopadají na
povrch tehdy, kdy3 mají minimální amplitudu.Tato schopnost rozli1ovat mezi
vlnami s odli1nými fázemi se získává tím, 3e takzvaný referenení paprsek
interferuje s odra3enými vlnami.
V jedné metodi získávání hologramu je tedy poedmit osvitlen paprskem
koherentního svitla - paprsek, v nim3 se v1echny vlny 1íoí ve fázi jedna s
druhou. Takový paprsek je produkován laserem.
V podstati tedy tvar poedmitu ureuje formu vlnových front - co3 je fáze, ve
které odra3ené svitlo dojde ke ka3dému bodu fotografické desky. Soueasni
je eást toto3ného laserového paprsku odra3ena díky zrcadlu nebo hranolu a
oízena smirem k fotografické desce. Tento paprsek se nazývá referenení
paprsek. Vlnové fronty tohoto posledního paprsku se neodrá3ejí od
poedmitu, ale zustávají v rovnobi3né rovini a produkují interferenení
zobrazení s vlnami front svitla odra3eného od poedmitu. Jestli3e je napoíklad
poedmitem bod vlnové fronty odra3eného paprsku, budou zakulacené;
interferenení zobrazení produkované na film bude sestávat ze soustoedných
kruhu a prostory mezi kruhy se budou zmen1ovat s rostoucím polomirem.
Poi holografii se vyu3ívá koherentního svitla. Jednou snad budeme mít
dokonce trojrozmirné kino nebo televizi, ale holografie na1la uplatniní ji3
dnes. Dvakrát exponovaný hologram zaznamená pohyb poedmitu mezi
expozicemi, tak3e je mo3né získat virnou poedstavu o kmitech povrchu. To je
dule3ité poi vývoji ruzných eástí letadel nebo motoru, které musí bezchybni
pracovat po dlouhou dobu.

Do jisté míry mu3e být holografie u3ita v optické mikroskopii, poedev1ím pro
studium 3ivých organismu. Nejúspi1nij1í pou3ití holografie je v interferometrii,
co3 je metoda vyu3ívající interference svitla ke stanovení indexu lomu. Jestli3e
jsou dva hologramy stejného poedmitu zaznamenány na té3e desce, potom po
rekonstrukci dvou holografických obrazu budou spolu interferovat. Jestli3e
poedmit podlehl mezi dvima záznamy deformaci, bude výsledkem fázové
diference v ureitých eástech tichto dvou obrazu vytvooen interferenení obraz,
který jasni uká3e deformaci. Ponivad3 se rozdíly vlnové fronty ureité frakce
vlnové délky svitla stanou viditelné, je tato metoda mimooádni citlivá poi
studiích deformací.
Dal1í dule3ité pou3ití je poi ukládání digitálních dat, která mohou být
zaznamenána jako svitlá a tmavá místa na holografickém obrazu. Hologram
mu3e obsahovat objemná eísla "stránek", které jsou zaznamenány v odli1ných
úhlech vzhledem k desce, a umo3oují tak uskladniní velmi rozsáhlého obnosu
dat na jednom hologramu. Poi osvitlení hologramu laserovým paprskem v
ruzných úhlech mohou být stránky eteny jedna po druhé.

Hodnocení referátu Fyzikální principy zaznamenávání a přenosu obrazu

Líbila se ti práce?

Podrobnosti

  7. březen 2008
  2 542×
  754 slov

Komentáře k referátu Fyzikální principy zaznamenávání a přenosu obrazu