Как создать голограмму дома? Почему мы часто называем голограммами то, что ими не является? И когда мы увидим голографические изображения друг друга в видеоконференциях? В новом выпуске «Инженерного подкаста» НИЯУ МИФИ Александр Никаноров обсудил голографию, ее применение в современном мире и перспективы с кандидатом физико-математических наук, инженером, старшим преподавателем кафедры лазерной физики НИЯУ МИФИ Анной Шифриной. Публикуем текстовую версию подкаста.
Что такое голография и далеко ли она ушла от фотографии?
Голография — это попытка сохранить как можно больше информации об объекте. В отличие от фотоснимков, на которых мы видим плоскую картинку, качественная голограмма выглядит как исходный объект. У нее есть объем, текстура, блики, тени, меняющиеся в зависимости от угла наблюдения. То есть с виду это полная копия.
Свет — в том числе и волна, а значит, у него есть волновые характеристики: амплитуда, фаза. Классическая фотография сохраняет лишь амплитуду, превращая ее в интенсивность — квадрат амплитуды. В процессе фотографирования цвет создается по принципу цветоделения. Есть три цветовых канала: красный, синий, зеленый; каждый сохраняется в своей области. Допустим, каждый второй пиксель — красный, каждый третий — зеленый. Глаз объединяет эту информацию, создавая цветное изображение. Это называется физиологически точным цветовосприятием — глаз достраивает цветную картинку.
Голография же позволяет возникнуть физически точному цветовосприятию. Цвет — это длина световой волны; если сохранить информацию о длинах световых волн, то можно восстановить исходный цвет объекта, а не тот, который достроил наш глаз. Причем глаза разных людей видят цвета немного по-разному. Как объяснить слепому или дальтонику, что такое зеленый цвет? У нас нет эталона, но есть длина волны. Для лазерных физиков 532 нанометра — это длина волны гелий-неонового лазера, она зеленая. Так что мы можем сказать: всё, что светит с длиной волны 532 нанометра, — зеленого цвета. Это абсолютный эталон, и голография способна зарегистрировать именно эту длину волны, не полагаясь на наше восприятие.
Таким образом, голография позволяет сохранять информацию о световой волне и об амплитуде, как и классическая фотография, но также — информацию о фазе. Зарегистрировать фазу напрямую проблематично — нет приборов, легко реагирующих на ее изменения. Но за счет явлений интерференции, то есть способности двух схожих когерентных волн усиливать или ослаблять друг друга, можно перенести информацию о фазе в регистрируемое свойство — амплитуду. Напомню: интерференция — это чередование светлых и темных полос. По сути дела, голограмма — это интерференционная картина, но гораздо более сложная: полосы не просто чередуются, они могут иметь сложную форму, разные периоды, накладываться друг на друга.
Полный материал читайте в «Атомном эксперте». https://clck.ru/39aGqT