ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ ДВОЙНОЙ ЭКСПОЗИЦИИ С ПОМОЩЬЮ РУБИНОВОГО И ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРОВ
А.Будзяк (ПНР)
Представлены результаты исследования фазовых объектов методом двойной экспозиции. Источником света служил гелий-неоновый лазер и импульсный рубиновый лазер без модуляции.
Как известно, голография является в настоящее время новым, одним из основных методов исследования фазовых объектов благодаря возможности регистрации на фотографической пластинке как фазы, так и амплитуды света, рассеянного или прошедшего через исследуемые объекты.
За последние годы опубликован ряд работ в этой области голографии, в которых описывался как сам метод двойной экспозиции с его математическим формализмом, так и попученны результаты исследований. С помощью этого метода получена интегферограмма ударной волны от пули, светящейся свечи, вибрирующей мембраны, а так же сделаны попытки диагностики плазмы. Похожих и также интересных экспериментов было намного больше, но я не в состоянии их перечислить. Чтобы частично скомпенсировать пробел в литературе, рекомендую недавно изданную книгу Островского "Голограмма" /1/, один из разделов в которой посвящён голографической интерферометрии, а в дополнение к приведённой автором литературе предлагаю работы /2,3/.
Обратимся к исследованию прозрачных фазовых объектов методом двойной экспозиции.
Схема установки для регистрации голограмм была следующей (см.
рис.1).
Рис.1.
Свет от гелий-неонового или рубинового лазера падает на зеркало z1, где разделяется на два пучка. Пучок света, отражённый от зеркала z1, падает на зеркало z2 и после отражения от зеркала z2, падает как опорный пучок на фотопластинку К, где встречается с предметным пучком, проходящим через зеркало z1 и исследуемый фазовый объект О. При помощи этой установки на одной фотопластинке методом двух последовательных экспозиций регистрировалась двойная голограмма.
Во время первой экспозиции фотопластинка регистрирует свет интенсивностью:
и имеет амплитудное пропускание /2/:
(1)
где Аn
- комплексная амплитуда опорного пучка, 
- комплексная амплитуда предметного пучка после прохождения через исследуемый
объект во время первой экспозиции.
Во время второй экспозиции фотопластинка регистрирует свет интенсивностью:
и имеет амплитудное пропускание
(2)
где 
- комплексная амплитуда предметного пучка после прохождения через исследуемый
объект во время второй экспозиции.
При работе на линейной участке характеристической кривой фотоэмульсии амплитудное пропускание Т после двух экспозиций имеет вид:
(3)
Как следует из формулы (3), вследствие двух очередных экспозиций фотопластинка содержит информацию обеих предметных волн. Значит путём реконструкции можно одновременно восстановить обе предметные волны и в первом порядке дифракции наблюдать интерференцию этих волн.
Одним из исследуемых объектов был воздух вокруг проволоки, накаливаемой постоянный током. Проволока помещалась в предметном пучке и делались две экспозиции: первая для ненакалённой и вторая для накалённой проволоки /4/. Так как исследуемый объект был нестабильный (нагреваемый воздух поднимался вверх), время экспозиции в обоих случаях было 1/250 сек или 1/500 сек.Учитывая малую мощность лазера he-ne и короткое время экспозиции, для регистрации голограмм применялись фотопластинки Агфа-Геверт 31065 разрешающая способность которых не превышала 160 лин./мм.
Исследование нестабильных во времени фазовых объектов требует соответственно коротких экспозиций и, если в этом случае мы хотим регистрировать голограммы на пластинках с большой разрешающей способностью, то нужно иметь в распоряжении достаточно мощный когерентный источник. В первых экспериментах с использованием импульсного рубинового лазера регистрировались голограммы объектов, рассеивающих свет /5,6/. Первые эксперименты с использованием импульсного рубинового лазера для исследования фазовых объектов методом двойной экспозиции не дали удовлетворительных результатов, потому что восстановленное от голограммы
изображение оказались запятнанным и не годилось для дальнейшего использования /6/. Чтобы отобрать кристаллы рубина, наиболее оптически однородные, использовано исследование С.Дашкевича /7/. Когда однородность пучка света рубинового лазера оказалась достаточной для изучения фазовых объектов, было проведено исследование распределения плотности нестабилизированной угольной дуги /7,8/. Распределение плотности угольной дуги исследовалось ранее при помощи интерферометра Маха-Цендера /9/.
Импульсный рубиновый лазер применялся также для исследования влияния испарения летучей компоненты на однородность химической реакции. На рис.2 показана интерферограмма при открытом
сосуде.
В экспериментах с использованием импульсного рубинового лазера без модуляции добротности резонансной камеры разность хода между любыми световыми пучками, встречаюдимися на голограмме, выбиралась минимальной.
Рис.2.
Л и т е р а т у р а
1. i. ju.ostirowskij. "golografia", izdatielstwo "nauka", leningrad, 1970.
2. s.lowenthal, y.belvaux. revue d'optique, 46, 1, l967.
3. j.ch.vienot. nouvelle revue d'optique appliqe'e, vol.2, n 2, mars-april, 1970.
4. a.budziak, k.musiol. acta phys.polon., 35, 1021, 1969.
5. a.budziak, k.muziol, a.starnawski. acta phys.polon., 36, 281,
1969.
6. a.budziak, k.muziol, b.palasinska. acta phys.polon., a38, 131, 1970.
7. a.budziak, s.daszkiewicz. acta phys.polon., a38, 805, 1970.
8. a.budziak. asta phys.polon., a39, 249, 1971.
9. g.schmitz. z.phys., 126, 1, 1949.
