Взаимодействие на вълните. Холограми.

взаимодействие на вълните

Холограми.
Интерференция. Дифракция.

Движението на вълните е спираловидно, вретеновидно и пулсиращо! В статията разглеждаме различните явления, свързани с взаимодействието и разпространението на вълните.

Интерференцията се получава в резултат на наслагване на две или повече вълни. От значение е вълните да се намират в една и съща част от пространството, за да могат да си взаимодействат. В резултат се получава увеличаване амплитудата на резултантната вълна в някои точки и намаляване в други (интерферентни максимуми и минимуми). По този начин се образува интерферентна картина, която е устойчива във времето ако вълните се създават от източник, който не спира да трепти по един и същ начин. Пример за такава картина е явлението, което се наблюдава при хвърляне на две камъчета върху гладка водна повърхност. След като те докоснат водата, се получават две серии вълни, които се разширяват и преминават една през друга. При това на някои места са по-високи, а на други – затихват. Интерференцията възниква и при разделяне на лъч светлина на два лъча при преминаването му през тънък слой. Когато слоят е с определена дебелина, лъчът се отразява двукратно – от неговата вътрешна и преди това от неговата външна повърхност, като отразените лъчи могат да интерферират.

Вълноподобните обекти могат да създадат интерферентна картина. За пълното разглеждане на интерференцията (взаимодействие) е необходимо да отразим и един неин частен случай – дифракцията. Тя е отклонението на вълни от праволинейното им разпространение в пространството. Пример за дифракция е промяната в посоката на разпространение на вълната при преминаване през отвор.

Дифракцията се наблюдава при всички вълни, независимо от техния характер. Комбинацията от двете явления -интерференция и дифракция – може (при съответните условия) да предизвика образуването на холограма. Най-елементарно обяснено, холограмата се получава при взаимодействие на вълни, които създават интерферентна картина върху филм с фоточувствителен слой. Картинката прилича на концентричните кръгове, които се образуват, когато хвърлите шепа камъчета върху водна повърхност. Щом плаката се „освети” с лазерен лъч, се проявява дифракцията и като резултат се „появява” и триизмерен образ на „снима ния” обект. Триизмерността и илюзията за реалност са изключително убедителни. Можете да обикаляте една холограма и да я разглеждате от различни ъгли – по същия начин като при реален обект. В действителност няма материалност в смисъла, в който я познаваме. Образът е илюзорен, но видим. Ако прекараме ръка през него обаче, ще се убедим, че това е просто илюзия. 

Вълноподобните обекти могат да създадат интерферентна картина. За пълното разглеждане на интерференцията (взаимодействие) е необходимо да отразим и един неин частен случай – дифракцията. Тя е отклонението на вълни от праволинейното им разпространение в пространството. Пример за дифракция е промяната в посоката на разпространение на вълната при преминаване през отвор.

Дифракцията се наблюдава при всички вълни, независимо от техния характер. Комбинацията от двете явления -интерференция и дифракция – може (при съответните условия) да предизвика образуването на холограма. Най-елементарно обяснено, холограмата се получава при взаимодействие на вълни, които създават интерферентна картина върху филм с фоточувствителен слой. Картинката прилича на концентричните кръгове, които се образуват, когато хвърлите шепа камъчета върху водна повърхност. Щом плаката се „освети” с лазерен лъч, се проявява дифракцията и като резултат се „появява” и триизмерен образ на „снима ния” обект. Триизмерността и илюзията за реалност са изключително убедителни. Можете да обикаляте една холограма и да я разглеждате от различни ъгли – по същия начин като при реален обект. В действителност няма материалност в смисъла, в който я познаваме. Образът е илюзорен, но видим. Ако прекараме ръка през него обаче, ще се убедим, че това е просто илюзия. 

Холографията - наука за създаването на триизмерни образи

Холографията (гръцки: όλος (холос) – цял + γραφή (графе) – пиша) е науката, която се занимава със създаването на холограми – форма на изобразяване, която позволява записването и възпроизвеждането на триизмерни образи с помощта на лазерна светлина. Холографската техника може да бъде използвана също и за съхраняване и обработка на информация.

Теорията на холографията е създадена през 1947 г. от унгарския учен Денис Габор в хода на изследвания, провеждани с цел усъвършенстване на електронната микроскопия. В основата на откритието е методиката за възстановяване на вълновия фронт на светлината, отразена или преминала през обекта на изобразяване. Практически холографията се развива едва в началото на 60-те години, след създаването на лазерите, които са мощни източници на кохерентна светлина. Тя е необходима за получаване и възстановяване на холографските образи. Лазерът е изобретен от Теодор Мейман. Концентрацията и излъчването на интензивна и чиста (кохерентна) светлина се използва във всички области. Може да замени скалпела, да записва и чете звук и образ от оптични носители, да запалва „огъня” за сливането на ядрото при ядрена реакция, да възпроизвежда релефни изображения и др. Светлината на Слънцето, която наричаме „бяла”, е съвкупност от няколко едноцветни (монохроматични) светлини в диапазона от червен до син цвят, които се допълват. Светлината на лазера е едноцветна. Вълните се различават една от друга по своите дължини, които са конкретни за всеки цвят. Бялата светлина е съставена от множество дължини на вълната, а лазерната – само от една. Тази светлина е кохерентна, т.е. всички вълни, които я изграждат, са еднофазови. Бялата светлина е некохерентна, подобна е на движеща се тълпа. Светлината на лазера е концентрирана, насочена и по-мощна от тази на другите източници.

Когато един атом получи енергия от страничен стимулатор (например топлина), неговите електрони абсорбират тази енергия като променят орбитите си: говорим за „възбудени” електрони. Те са променили енергията си и се явяват в нестабилно (неравновесно) състояние. При връщане в равновесно състояние, те отделят (излъчват, като при това я и трансформират) приетата от външния стимулатор енергия като светлина (също енергия). В зависимост от материала, който се използва, е и различният цвят светлина на лазера. Обикновено холограмите са в цвета на светлината на самия лазер. Неговите реални цветове трудно могат да бъдат видени. Първите практически използваеми холограми от съвременен тип („дебела плака”) са създадени от Юрий Денисюк (съветски физик). При тях се наблюдават реалните цветове на обекта.

Принципна схема на холограма: разделяме лазерната светлина на два снопа лъчи. Първият е насочен към обекта (който искаме да бъде холографиран (сниман), и от който този сноп се отразява. Вторият, насочен към и отразен от огледало (нарича се „опорен“), си взаимодейства с отразената от обекта светлина, а появилата се в резултат на това интерферентна картина се „записва” върху носителя със светлочувствителен слой (холографска плака). Холограмата е „паметта“ на взаимодействието на електромагнитни вълни на основния сноп и отразения от обекта.

img188
img191

Огромно количество информация върху малка площ

Освен триизмерност, холограмите притежават още важни характеристики. Ако плаката е стъкло и съдържа образ на обект, при счупването ѝ и осветяване с лазер, всяка парче от стъклото ще съдържа цялостния образ на обекта. Дори ако късчетата отново и отново се разделят, от всяка част може дасе възстанови образът на целия обект, въпреки че той става все по-неясен с намаляването на частите. За разлика от нормалните снимки, всеки малък фрагмент от холографския слой съдържа пълната информация, записана върху плаката. Тоест, тук е валиден принципа частта съдържа цялото и цялото се съдържа в частта.

Друго важно свойство на холограмата е възможността ѝ да съхранява огромен обем информация върху особено малка площ. Чрез промяна на ъгъла става възможно „запечатването“ на множество различни образи върху една и съща повърхност. Създаденият по такъв начин образ, може да бъде възстановен, като се освети фотоплаката с лъч под същия ъгъл, под който е бил записан. Прилагайки този метод, изследователи са изчислили, че върху квадратен инч филм (6,45 кв. см) може да се съхрани толкова информация, колкото се съдържа в петдесет Библии! 

Това е и причината Карл Прибрам да се спре на холографията при обясняване възможностите на мозъка за съхранение на много спомени върху малко пространство. От друга страна фактът, че всеки фрагмент от холограмата притежава цялата информация, обяснява защо при отстранени части от мозъка, не се проявява загуба на определени спомени. Джон фон Нойман (физик и математик от унгарски произход) пресмята, че при средно дълъг живот мозъкът запаметява информация от порядъка на 280х1018 бита. Това е потресаващ обем и редица изследователи се стараят да открият механизма, който обяснява подобни възможности. Холограмите дават отговор за този механизъм.

В обобщение: Холограмата има триизмерност и чисто визуално не можем да определим дали една холограма е реален обект или е изображение. Само когато прекараме ръка през нея, разбираме, че тя не е „реален” обект. Но, ако около холограмата съществува енергийно поле, което да не позволи на ръката да мине през него? Тя спира на границата на полето. Това предизвика съответните импулси (налягане, температура, натиск) в рецепторите на ръката, които предават на мозъка, че на това място има преграда. Импулсите са различни в зависимост от свойствата на „докоснатото” поле. Но те се интерпретират като плътност – „материя”, която има съответни характеристики – мека, твърда, еластична, гладка, топла и т.н. А „докоснато” е ограничителното поле, интерпретирано от мозъка като материя. Очите също подават импулс, че „виждат” отражение, интерпретирано като цвят.
Холограмата се превръща в реално съществуваща „материя“, с определени характеристики, параметри и свойства…

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Още статии

Упражнения

Медитации

МАГАЗИН