|
|
|
Четвертая сторона голографииСАМУ ГОЛОГРАФИЮ ОТКРЫЛИ СВЫШЕ ТРИДЦАТИ ЛЕТ НАЗАД. ПОСЛЕДНЕЕ КРУПНОЕ ОТКРЫТИЕ СВЯЗАННОЕ С НЕЙ, БЫЛО СДЕЛАНО ДВАДЦАТЬ ЛЕТ НАЗАД САМОЕ ПОСЛЕДНЕЕ № 214.НЕДАВНО ЕГО АВТОР Ш. Д. КАКИЧАШВИЛИ РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ОПТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ ИНСТИТУТА КИБЕРНЕТИКИ АН ГРУЗИНСКОЙ ССР. НАЙДЕННАЯ им «четвертая сторона» ГОЛОГРАФИИ ЗНАЧИТЕЛЬНО РАСШИРИТ ОБЛАСТЬ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТИЯ УЖЕ СДЕЛАНО НЕСКОЛЬКО ИЗОБРЕТЕНИЙ, КОТОРЫЕ БУДУТ ИСПОЛЬЗОВАНЫ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ, МЕТАЛЛУРГИИ И ХИМИИ, МАШИНОСТРОЕНИИ И МНОГИХ ДРУГИХ ОТРАСЛЯХ НАУКИ И ТЕХНИКИ. Обычно в популярных объяснениях волновой теории света фигурирует тихий пруд камень, брошенный в водную гладь, и качающийся на волне поплавок. Расстояние между гребнями волн — это длина волны, подпрыгивание поплавка на гребне — амплитуда; а фаза определяется тем, на гребне в данный момент поплавок или у его подножия. Большой камень — большая волна, капля дождя — волна маленькая. Все это, конечно условности, все — для сравнения, ибо весь диапазон световых волн видимого спектра укладывается в три десятых микрона Самая длинная волна, красного цвета, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, тем не менее на обычных волнах моделируются свойства света: и цвет (длина волны), и яркость (амплитуда и фаза начало отсчета от той точки, в которой брошенный в воду камень возбудил волну). Не будь такой удобной и простой модели, фундаментальные законы оптики могли бы быть открыты гораздо позже, чем это случилось на самом деле, а голография, на них основанная, могла бы еще не родиться. Когда первооткрывателя голографии Денниса Габора, ученого, эмигрировавшего в годы второй мировой войны из фашистской Венгрии в Англию, спрашивали, как он мог додуматься до такого, он рассказывал как в один прекрасный день решил получить на фотопластинке изображение некоего освещенного предмета без всякой оптики, то есть без фотообъектива. Конечно, ничего, кроме черной засвеченной пластинки, он не получил Габор даже не стал проводить опыт — он слишком тривиален и исход мог бы предсказать каждый из нас Но физики часто пользуются такими мысленными экспериментами. Для их осуществления не требуется никакого оборудования, только логика и знание законов природы. Однако в процессе мысленного эксперимента часто выявляются парадоксы, которые стимулируют мысль исследователя и приводят к новому пониманию явления, а иногда и к открытию. Так получилось и у Габора Но почему не получилось изображения? Чья была вина — света или светочувствительной пластинки? Свет несет информацию, пластинка ее регистрирует... Проницательность ученого проявилась в том, что oн приписал неудачу эксперимента не засвеченной пластинке, а самому свету. Он предположил, что если отраженный от «фотографируемого» предмета свет будет очень чистым (когерентным), то после проявления и закрепления на пластинке должно получиться не изображение «сфотографированного» предмета, а изображение, если можно так сказать, бесчисленного количества волн, отраженны от каждой точки предмета и несущих информацию об этой точке, зашифрованную в фазе и амплитуде этой волны. По волне от брошенного в воду одиночного камня можно судить о его величине. Но что узнаешь по хаосу волн, если в воду брошена горсть разных камней? Таков и нечистый свет, бывший в то время в распоряжении Габора. И все же, пользуясь таким светом, Габор осуществил задуманное и получил первую в мире, пока еще плоскую черно-белую, голограмму, зафиксировавшую две характеристики света — фазу и амплитуду отраженных волн Чтобы голограмма стала белее совершенной, нужен был источник чистого света Через десять с лишним лет он был создан одновременно в СССР и в США. Это был лазер Нобелевской премии были удостоены как Деннис Габор, так и создатели лазера — советские физики А И. Пролоров и Н. Гасое и американский физик Дж. Гаунс. Попросту говоря, Денисюк получил ту самую голограмму, которая так поражает и восхищает нас сегодня. И наслышаны мы и начитаны о стеклах рождающих призраки, удивительные в своей достоверности, но рука все равно невольно тянется потрогать то, что за стеклом — статуэтку из Эрмитажа скифскую чашу, старинный оклад, украшенный драгоценными камнями и пальцы, как во сне, натыкаются на пустоту. Некоторой посетителей выставки «Голография и музей», прошедшей недавно в Историческом музее в Москве. Денисюку удалось зафиксировать тогда в светочувствительном слое пластинки («трех мерный элемент прозрачной материальной среды») третью характеристику света — длину волны и как бы повесить в воздухе «пространственное неискаженное цветное изображение» предмета голографию стали широко использовать не только для фиксации и воспроизведении предметов искусства, но и в экспериментальной физике и в технике, а именно в микроскопии инерференционном контроле изделий в исследованиях быстропротекающих процессов — взрывов, ударных волн, сверхзвуковых газовых потоков. Не за горами, говорят, голографическое кино и телевидение.  Для всего этого пока достаточно упомянутых нами грех характеристик света. Но есть и четвертая характеристика, такая же фундаментальная и такая же важная, как и длина волны, амплитуда « фаза частицы в световой волне колеблются всегда перпендикулярно к направлению ее распространения. Это свойство волны можно обнаружить на колеблющейся в воздухе веревке. Веревочную змейку можно запустить и в вертикальной плоскости, и в горизонтальной, и в любой промежуточной световые волны все. Да так или иначе поляризованы, особенно хорошо это заметно по бликам солнечного света, которые иногда мешают нам рассматривать картину в музее эти блики особенно досаждают фотографам. И здесь их выручает поляризационный фильтр, надетый на объектив поскольку блик отражения всегда поляризован, определенным образом сориентированный фильтр поглотит его, a свет отраженный от остальной картины, пропустит и доведет до объектива. Почему бы не использовать в голографии и это свойство света? Само по себе явление поляризации давно уже служит науке и технике. Кристаллофизика, кристаллооптика, молекулярная оптика, биофизика, биохимия метрология, астрофизика — где только не применяются поляризационные исследования! И тем не менее сфера их применения ограничена. Как, например, исследовать летящую пулю и окружающий ее воздух? Такие виды могла бы показать только голография. Вместо реального объекта, можно исследовать его голограммы. Сопоставляя эти голограммы, сделанные в разных условиях и в разное время, между собой, можно смоделировать на ЭВМ и воссоздать на голограмме объект, который иначе и не увидишь. Много чего можно было бы сделать, если бы удалось зафиксировать голографией состояние поляризации объекта.  — В том, что отраженный от реального объекта свет, несет информацию о поляризации, мы никогда и не сомневались,— рассказывает кандидат физико - математических наук Ш Д. Какичашвили. В данном случае в том направлении, в котором поляризована световая волна Если отраженная от объекта волна закодирует себя подобным образом, то, просветив среду той же волной, которой был освещен объект, мы должны увидеть его не только объемным и цветным но и поляризованным, то есть увидеть голограмму, содержащую информацию о всех четырех свойствах света. Догадки догадками, «о в науке есть жесткое правило: каждый новый закон должен быть подтвержден экспериментами. Правда, в дальнейшем ученые этими средами перестали интересоваться. Но, может быть, то, что казалось актуальным пятьдесят лет назад, окажется важным сегодня? И физики взялись за химию за исходный материал взяли красители вещества, как известно, аморфные, с хаотически ориентированными молекулами Предполагалось, что в красителях легче чем в каких-либо иных веществах, можно будет навести определенный порядок поляризованным лучом света. Кропотливо, упорно и долго варили разные желе и студни, пока не сварили то, что нужно. И голографический опыт полностью подтвердил теоретические выкладки. Голография завершилось - у свете больше характеристик нет! Теперь с помощью поляризационной голографии можно будет создать оптический элемент с невиданными еще свойствами. Если на такой элемент упадет луч света, отраженный от какого-то объекта, то он мгновенно разложит этот луч на два и направит их в разные стороны но что же тут удивительного? Можно так поставить два обыкновенных зеркала, что отводного солнечного луча зайчики попадут на правую и на левую стену. Причем тут голография? Но зеркало-то у нас не простое, когда па него попадет изображение объекта, ну, скажем, портрет усатого человека в шляпе, оно отбросит шляпу в одну сторону, а усы — в другую, поскольку световые волны, отраженные веществом шляпы и веществом усов, поляризованы по-разному. Ни один из существующих оптических приборов не способен на такое. Конечно, ученые не собираются заниматься такими фокусами с появлением основанных на поляризационной голографии приборов появится возможность производить мгновенную информационную сепарацию любых неорганических и органических структур и даже живых тканей.  Значение такого прибора для молекулярной биологии, нейрохирургии, других областей медицины трудно переоценить Кроме того, вполне может быть, наконец оправдаются надежды, возлагавшиеся на голографию в первые годы после ее открытия: станет возможным всю ленинскую библиотеку «упаковать» в кусочек рафинада металлургам новая голография поможет в создании новых сплавов с уникальными свойствами. Чтобы составить представление о пластичности металла, вырезают из него образец и подвергают соответствующим механическим испытаниям, а если нужно узнать, какова у данного сплава длительная прочность, приходится ставить образец под нагрузку года на два, на три Все это поляризационная голография способна упростить и ускорить, всего и не перечислишь. Какичашвили говорит, что не знает области науки и техники, в которой не пригодится «четвертая сторона» голографии. Мы спускаемся вместе с ним в лабораторию — длинный мрачноватый подвал, до отказа набитый приборами. Пока разогревается рубиновый лазер, рассматриваем несколько голограмм, сделанных в лаборатории. Старинное грузинское оружие шедевры из музеев Мексики. Но вот Какичашвили приглашает нас к вращающемуся стеклянному столику, на который направлен луч лазера. Щелкает выключатель, и на столике появляется. голова. Нет не голова профессора Доуэля из беляевского романа, е голова самого Какичашвили. Играют на лице зеленоватые блики, внимательно смотрят живые глаза, чуть серебрятся сединою виски Все знаешь, а все равно делается не по себе Какичашвили стоит рядом с собственной головой и улыбается, довольный произведенным впечатлением. На столике голограмма, сделанная лет пять назад. Ученый слегка толкает столик и голова поворачивается в профиль затем показывает нам затылок и снова — лицо. Нет, все-таки немного жутковато. — Самому жутковато.— смеется Какичашвили.— Но, как мы уже с вами говорили, фокусы — дело побочное. Г лавное — разработка и широкое внедрение нового метода. Работа, в сущности, только начинается На основе своих исследований Ш. Д. Какичашвили сделал несколько изобретений — от новых способов получения голограмм до устройства для голографического исследования глазного дна, а первое в Грузии открытие зарегистрировано в Государственном реестре Союза ССР под номером 214. |
  |