المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 هولوگرام - بخش دوم (زنگ تفريح شماره‌ي 72)
هولوگرام - بخش دوم (زنگ تفريح شماره‌ي 72)زنگ تفريح فيزيك
عكاسي و هولوگرافي

هولوگرام - بخش دوم

عكاسي و هولوگرافي







اشاره

آن‌چه با عنوان «چكيده» در اول مسابقه‌ها و زنگ‌تفريح‌ها مشاهده مي‌كنيد صرفاً مخصوص معلمان، مربيان، كارشناسان محترم آموزشي و ساير علاقه‌مندان است.



چكيده
اهداف آموزشي
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي – دانش
    - «دانش امور جزوي» > «دانش اصطلاح‌ها»
    - «دانش امور جزوي» > «دانش واقعيت‌هاي مشخص»
    
- «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» > «دانش روش‌ها و روش‌شناسي»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - توانايي‌ها و مهارت‌هاي ذهني
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تفسير»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «برون‌يابي»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «درون‌يابي»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «كاربستن»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تحليل» > «تحليل عناصر»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي عاطفي - دريافت كردن
    - «آگاهي»
 نتايج مورد نظر 
    - آشنايي با 
امواج اُپتيكي
    - آشنايي با تصاوير سه بُعدي
    - آشنايي  ساختار دوربين‌هاي عكاسي
 محتواي آموزشي
    - هولوگرام
    - نحوه‌ي شكل گيري تصاوير سه بُعدي
    - گذر و انعكاس نور
    - ساختار داخلي هولوگرام
    - نور همدوس
    - امولسيون عكاسي و هولوگرام
    - عملكرد امولسيون عكاسي 
    - عملكرد صفحه‌هاي هولوگرافي
    - ثبت تصوير در تمامي بخش‌هاي صفحه‌هاي هولوگرافي




هولوگرام‌ها و عكس‌ها

وقتي با دوربين عكاسي عكسي مي‌گيريد،‌ در يك زمان كوتاه 4 مرحله طي مي‌شود:

    1. شاتر باز مي‌شود.

    2. نور از عدسي گذشته و به امولسيون عكاسي يعني فريم مي‌خورد.

    3. يك حساسه‌ي نوري به‌نام هاليد نقره با نور واكنش مي‌دهد، دامنه‌ يا شدت آن را ثبت مي‌كند.

    4. شاتر بسته مي‌شود.


در اين فرايند مي‌توانيد تغييرات زيادي را اعمال كنيد، مانند اين‌كه چگونه شاتر باز مي‌شود، عدسي تصوير را چقدر بزرگ مي‌كند و چقدر نور اضافي را شما مي‌توانيد اضافه كنيد. ولاي مهم نيست كه چه تغييراتي اعمال كرده‌ايد،‌ چون اين 4 مرحله بايد طي شوند. به‌علاوه به دليل تغيير در تنظيم‌ها، تصوير نهايي هم‌چنان شدت نور بازتابي را ثبت مي‌كند. وقتي فيلم را بيرون برده و چاپ مي‌كنيد،‌ چشمان شما و مغزتان نوري را كه از تصوير بازتاب شده به ‌صورت تصوير اصلي تعبير مي‌كند.


شكل1- ساختار دوربين عكاسي. در عكاسي نور ار عدسي و شاتر گذشته
 و در نهايت به فيلم يا حسگر مي‌رسد.

هولوگرام‌ها مانند عكس‌ها نور بازتابي را نيز ثبت مي‌كنند. مراحل ثبت تصوير در هولوگرام مانند عكاسي است:

 1. شاتر باز شده يا مسير را براي عبور ليزر باز مي‌كند. (در برخي از انواع هولوگرام، پالس ليزر به‌سمت يك پالس منفرد نور كه براي يك شاتر لازم است، پرتاب مي شود.)

 2. نوري كه از باريكه‌ي نور جسم بازتابيده مي‌شود. نور از باريكه‌‌ي اصلي هم از كُل جسم عبور مي‌كند.

 3. نور حاصل از هر دو باريكه به يك امولسيون برخورد مي‌كند كه به نور مرئي حساس است.
 4. شاتر بسته مي‌شود و مانع از عبور نور خواهد شد.

    

       


شكل2- اساس هولوگرافي. در هولوگرافي نور از شاتر و عدسي گذشته
و به بخش حساس به نور در فيلم هولوگرافي مي‌رسد.


درست مانند عكاسي نتيجه‌ي اين فرايند بخش از فيلمي است كه از نور ورودي ثبت شده است. بااين حال وقتي شما صفحه‌ي هولوگرافي را در نظر مي‌گيريد و نگاهي به آن مي‌اندازيد،‌ چيزي كه مي‌بيندي كمي غيرمعمول است. فيلم عكاسي تصوير نگاتيو منظره‌ي اصلي را ثبت مي‌كند و ديده مي‌شود (مناطقي كه نور كافي ديده تاريك است و برعكس آن مناطقي كه نور كافي در منظره نداشته، روشن مي‌ماند)؛ با اين حال مي‌توانيد تشخيص دهيد كه منظره‌ي اصلي چگونه بوده است.

ولي وقتي به بخشي از يك فريم نگاه مي‌كنيد كه در هولوگرام مورد استفاده قرار مي‌گيرد،‌هيچ اثري از منظرهِ اصلي در كار نيست. در عوض فريمي تاريك يا الگويي از خطوط و پيچه‌ها را در آن مي‌بينيد. اگر آن را به تصوير بخواهيم تبديل كنيم، روشن‌سازي دقيقي بايد انجام دهيم. در يك هولوگرام گذري نور تك رنگ از هولوگرام گذشته و ان را روشن مي‌كند، تا تصوير اصلي نمايان شود. در يك هولوگرام بازتابي نور تك رنگ يا سفيد از سطح هولوگرام بازتابيده مي‌شود تا تصوير اصلي را بسازد. چشمان و مغز شما نور درخشيده شده را در هر دو نوع هولوگرام به‌صورت جسم سه بعدي تعبير مي‌كند. هولوگرام‌هايي كه روي كارت‌‌هاي اعتباري يا شناسايي مي‌بينيد همگي بازتابي هستند.

شما به نور مستقيم براي ديدن يك هولوگرام نياز داريد، زيرا فاز و دامنه‌ي نور را مانند كُد ثبت مي‌كند. در مقايسه با ثبت الگوي ساده‌ي نور بازتابي ار منظره، هولوگرام تداخل بين باريكه‌‌ي اصلي و باريكه‌ي نور را ثبت مي‌كند. هر كناره يا لبه مي‌تواند كوچك‌تر از يك طول‌موج نور استفاده شده براي توليد تصوير در هولوگرام باشد. رمزگشايي اين تداخل‌ها نياز به يك كليد دارد كه همان نور مستقيم است!



هولوگرام و نور

براي درك نحوه‌ي تشكيل لبه‌هاي تداخلي بر روي فيلم بايد كمي راجع به نور بيش‌تر بدانيد. نور بخشي از طيف الكترومغناطيس است. يعني از امواج مغناطيسي و الكتريكي فركانس بالا تشكيل شده است. اين امواج كمي پيچيده هستند ولي تصور كنيد كه چيزي شبيه امواج آب هستند. آن‌ها اوج و فرودهايي دارند و تا زماني كه با مانعي برخورد نكنند،‌ در مسير مستقيم حركت خواهند كرد. موانع مي‌توانند نور را جذب يا بازتاب كنند و بيش‌تر اجسام هر دو را انجام مي‌دهند. بازتاب‌‌ها از سط.ح بسيار هموار طيف‌گونه يا آينه‌گونه هستند. در اين حين بازتاب‌ها از سطوح پخش يا پراشيده‌ مي‌شوند.


شكل3- نور بازتابي مي‌تواند پخش،‌ منعكس شود.


نور سفيد مانند نور خورشيد شامل همه‌ي فركانس‌هاي نور در تمامي مسيرهايي است كه در حال حركت است. ولي توجه داشته باشيد كه داريم درباره‌ي محدوده‌‌ي مرئي صحبت مي‌كنيم. اگرچه اين نوري كه از تمامي اجسام دريافت مي‌كنيد‌ و سبب مي‌شود كه آن‌ها را ‌بينيد،‌ كاملا پخشيده و نامنظم جهت گيري مي‌كند. يعني شامل جهت‌ها و فركانس‌هاي متفاوتي است. حتي امواجي با فركانس‌هاي يكسان هم مي‌توانند در فازهاي متفاوتي نسبت‌ به هم باشند و در مورد محورهاي بين قله‌ها و فرودها هم اين مسأله صدق مي‌كند.

ولي نور ليزر به ترتيب است. ليزرها نورهاي تك‌فام (با يك رنگ يا به عبارت ديگر يك فركانس) توليد مي‌كنند. نوري كه از ليزر ساطع مي‌شود،‌ همدوس است. همه‌ي قله‌ها و فرودهاي موج هم‌فاز هستند. امواج به‌صورت فضايي يا در طول باريكه‌ي موج خطي مي‌شوند كه به موقتي يا در امتداد طول باريكه‌ هستند (زنگ تفريح شماره‌ي 56 تا 58).


شكل4- نور ليزر و نور معمولي.

براي عكس گرفتن معمولي از منظره‌ يا جسم نور سفيد را مي‌توانيد در هر شرايطي به‌صورت عادي بگيريد. ولي براي هولوگرام نياز به نور كاملاً جهت گيري شده‌ و مستقيم ليزر داريد. دليل اين ‌است كه فقط دامنه‌ي نوري كه به فيلم برخورد مي‌كند ثبت مي‌شود و اين درحالي است كه هولوگرام‌ها هم دامنه و هم فاز را ثبت مي‌كنند. علت اين است كه فيلم اين تفاوت‌ها را ثبت مي‌كند و نور با يك طول‌موج و يك فاز در امتداد كُل باريكه حركت مي‌كند. گونه‌هاي مختلف موج بايد وقتي از ليزر جدا مي‌شوند،‌ مشخص باشند.

اتفاقي كه براي نوردهي هولوگرام مي‌افتد اين‌است:

    1. ستوني از نور ليزر را ترك كرده و از تجزيه‌كننده‌ي باريكه مي‌گذرد.

    2. دو ستون بازتابي از آينه‌هايي كه در شكل نيز مي‌بينيد، از عدسي‌هاي واگرا مي‌گذرد.

    3. نور بازتابي از جسم با باريكه‌ي اصلي در فيلم هولوگرافي تركيب مي‌شود.


مثال‌هاي زيادي براي شناخت بهتر باريكه‌ي نور وجود دارد. يكي از آن‌ها اين‌است كه نور فرودي بر يك سطح 100 درصد بازتاب ندارد. مقداري از آن را با تغيير شدت موج جذب مي‌كند.
سطح جسم در ابعاد ميروسكوپي ناصاف است. حتي اگر از ديد ما صاف به نظر برسد،‌بنابراين باعث انعكاس پخشيده‌ مي‌شود. اين سطح نور را در همه‌ي جهت‌ها بنا به قانون بازتاب منتشر مي‌شود. به عبارت ديگر زاويه‌ي فرودي برابر با زاويه‌ي انعكاسي خواهد بود. اين بازتاب پراكنده باعث از هر بخش جسم به همه‌ي بخش‌هاي هولوگرام برسد. به اين علت است كه هولوگرام حامل همه‌ي اطلاعات كُل تصوير است. صفحه‌هاي هولوگرافي كنش بين جسم و باريكه‌ي اصلي را حفظ مي‌كند. در بخش سوم اين مقاله به اين مسأله خواهيم پرداخت.

 

حفظ كُل اطلاعات در همه‌ي بخش‌هاي هولوگرام

اگر يك هولوگرام را قيچي كنيم،‌ مي‌بينيم كه همچنان كُل تصوير را در هر دو بخش به طور مجزا وجود دارد! ولي با برداشتن يك نيمه از هولوگرام نيمي از اطلاعات لازم را براي دوباره پياده سازي تصوير اصلي نياز داريد. به همين دليل وضوح تصويري كه در كي نيمه مي‌بينيد چندان مطلوب نيست. علاوه براين صفحه‌ي هولوگرافي اطلاعاتي درباره‌ي منطقه‌اي كه خارج از ديد ما قرار دارد يا به‌صورت فيزيكي مانعي براي ديدنش وجو دارد، به‌دست نمي‌دهد.

1387/2/17لينک مستقيم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1387/11/3
مـتـن : برای تهیه فیلم هولوگرافی چه کار کنیم؟
آیا از همان نگاتیو میتوان استفاده کرد
اگر ممکن است جواب را به ایمیلم بدید

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2367
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2367