Холограм

Холограмыг кинонууд дээр агаар дээр хэвлэгдсэн 3 хэмжээст дүрс байдлаар гаргадаг. Эсвэл талийгаач болсон хүний дүрсийг тайзан дээрх шилрүү проектороор тусгаснаа Тупакийн холограм концерт гэнэ. Зарим нь CD-гээр доошоо харсан пирамид хийж, түүнийгээ дэлгэцэн дээр тавьсанаа холограм дэлгэц ч гэсэн байдаг. Харамсалтай нь эдгээрийн аль нь ч жинхэнэ холограм биш юм.


Жинхэнэ холограм нь аль бүтэн зууны өмнөх ойлголт бөгөөд товчхондоо бодит 3D мэдээллийг 2D хавтгай дээр гэрлийн интерференцийн аргаар кодлохыг хэлдэг. Шилний цаана юу ч байхгүй хирнээ яг л бодит 3D дүрс байгаа мэт харагддаг. Эргүүлж тойруулж, бүр фокус хүртэл хийж болдог тул хүрч үзэхээс нааш жинхэнэ үү, холограм уу гэдгийг нь ялгах бараг боломжгүй. Уг гайхалтай ойлголтыг илүү сайн ойлгохын тулд гэрлийн диффракц болон интерференц гэх хоёр онцгой шинж чанарууд болон эдгээрийг ашиглан ажилладаг интерферометр гэх гайхалтай нарийн багажийн тухай цухас сийрүүлье.

Диффракц

Гэрэл ханан дээр тусах замд гараа барьвал ханан дээр гарны сүүдэр тусна (тэгээд орондоо шээнэ). Гарныхаа оронд дундаа нүхтэй хаалт барьвал ханан дээр тэр "нүхний сүүдэр" тусна. Нүхний сүүдэр гэрэл байх нь ойлгомжтой. Тэгэхээр ханан дээр нүхний хэлбэртэй гэрэл туснаа гэсэн үг. Хаалтны нүх жижгэрвэл нүхний сүүдэр ч мөн жижигрэнэ. Хамгийн сонирхолтой нь нүхийг жижигрүүлэх бүр сүүдэр нь жижгэрч байгаад, өчүүхэн жижиг болох мөчид сүүдэр нь огцом томордог. Үүнийг гэрлийн диффракц гэх бөгөөд усны мандал дээрх долгион нарийн завсраар гарахдаа яг адилхан шинж чанар үзүүлдэг нь гэрлийг долгион гэдгийг батлана. Призм, линз, толь ашиглаад гэрлийг чиглүүлж болдог шиг диффракцийн аргаар ч гэрлийг чиглүүлж болно. Хамгийн алдартай жишээ бол диффракцын тор. Энэ нь нимгэн, тунгалаг хальс байх бөгөөд нүдэнд үл үзэгдэм нарийхан завсруудаас бүтдэг. Түүгээр гэрэл нэвтэрч гарахдаа ямар өнгөтэйгөөсөө шалтгаалж онд ондоо өнцгөөр сарнидаг. Цагаан гэрэл тусгахад солонгын долоон өнгө болгож саринуулдаг, яг л пирзм шиг.

Нүх жижигрэхэд сүүдэр дагаад жижигэрч байгаа ч хэт жижиг болох үед сүүдэр огцом томорч буй гэрлийн диффракцын үзэгдлийн бүдүүвч.

Усны мандал дээрх долгионыг хэт нарийн завсраар гаргахад сарниж буй үзэгдэл.

Диффракцын тороор нэвтэрч буй гэрэл

Интерференц

Долгионд давтамж, далайцаас гадна фаз гэх ойлголт байдаг. Фаз нь долгионы эхлэх цэгийг илтгэнэ. Гэрэл ч бас долгион учир давтамж, далайц бас фазтай. Гэрлийн долгионы давтамж нь гэрлийн өнгийг, далайц нь гэрлийн хүч буу хир тодыг илтгэдэг. Тэгвэл фаз гэрлийн юуг нь илтгэх вэ? Долгионыг алхаж байгаа хүн гэж төсөөлье. Тэгвэл аль хөлнөөсөө алхаж эхэлсэн нь фаз болно. Алхаж буй нэг хүний хувьд аль хөлнөөсөө алхаж эхэлсэн нь тийм ч чухал биш. Харин хоёр хүн хамт алхаж байвал тэндээс алхалтын зөрөөг нь мэдэж болно. Эндээс аль хөлнөөсөө алхаж эхэлсэн нь буюу фаз их чухал ойлголт болж ирнэ. Алхаа нь зөрж байвал эсрэг фазтай, нийлж байвал ижил фазтай гэсэн үг. Бага байхдаа хамт алхаж байгаа хүнтэйгээ алхаагаа нийлүүлэх гэж үздэг л байсан биздэ. Энгийн гэрэлнээс гарч буй гэрлүүд яг л цэцэрлэгийн хүүхдүүд шиг, замбараагүй фазтай байдаг бол лазераас гарч буй гэрлүүд цэргийн марш шиг, бүгд ижил фазтай байдаг. Ижил фазтай долгионуудын огтолцох цэг дээр далайц нь ихэсдэг бол эсрэг фазтай долгионуудынх багасаж, усталцдаг. Гэрлийн хувьд ч мөн адил. Ижил фазтай гэрлүүд огтолцоход хүч нь ихсэж, улам тод болж, эсрэг фазтай гэрлүүд усталцаж, унтардаг. Алхаж байгаа хүнээрээ жишээ авахад, алхаж яваа нөхрийн араас наалдаж байгаад цуг алхаж байна гэж төсөөлье. Энэ үед урд талын хүнтэйгээ алхаагаа бүрэн нийлүүлж, ижил фазтай алхах зайлшгүй шаардлагатай, үгүй бол хөл нь мөргөлдөөд хоёулаа бүдэрч унана шүү дээ, яг л үүнтэй ижил. Ингэж фазаасаа шалтгаалж гэрлүүд хоорондоо нөлөөлөлцлөн тодорч, эсвэл бүдгэрч байгааг гэрлийн интерференц гэдэг.

Хоёр цэгээс үүссэн гэрлийн долгионууд интерференсэд орж, ханан дээр босоо судлууд үсгэж буй нь.

Усны мандал дээрх долгион ч мөн адил интерференсийг үүсгэдэг.


Интерферометр

Лазерын гэрлийн ижил фазтай чанарыг ашиглан зайг микрометрээс нанометр хүртэл нарийвчлалтай хэмжиж болдог. Лазераас гарах гэрлийг хоёр хуваагаад, нэгийг нь шууд дэлгэцрүү, нөгөөг нь зайг нь хэмжих гэж буй биетрүүгээ явуулъя. Хэмжих гэж буй зүйлээс ойж ирсэн гэрэл дэлгэц дээр нөгөө гэрэлтэйгээ интерференцэд орно. Уг интерференц нь хоёр гэрлийн туулсан замын ялгааг харуулдаг. Энэ аргыг зөвхөн зай хэмжихээс гадна 3D гадаргын зураглал гаргахад ч ашиглана. Яг дээрхтэй адил зарчмаар, гэхдээ лазерын гэрлээ илүү өргөн өнцгөөр тусгана. Туссан гэрлийг мөн хоёр хувааж, нэг хэсгийг нь шууд дэлгэцрүү, нөгөө хэсгийг гадаргын зураглал хийх гэж буй биетрүүгээ явуулна. Гадарга дээрээс ирэх гэрлүүд дэлгэц дээр шууд ирсэн гэрлүүдтэй интерференсэд орсоноор дэлгэц дээр тахийн судал мэт судлууд үүсдэг. Уг интерференсийн үүсгэх зургийг интерферограф гэнэ. Интерферограф нь зураглах гэж буй гадаргын цэг бүрээс ирсэн гэрлүүдийн зайн мэдээллийг агуулж байдаг тул 3D гадаргын зураглалыг гарган авах боломжтой байдаг. Дахиад л алхаж буй хүнээрээ жишээ татъя. Цэргийн ангиас гарсан олон эгнээ маршийг хоёр хуваагаад, нэг хэсгийг нь чигээр нь бариалуу, нөгөө хэсгийг нь голруу алхууллаа гэж бодъё. Голруу явсан цэргүүд нэг бүрчлэн голын эрэгт хүрмэгцээ бариалуу алхах ба алхалтыг нь бариан дээр шууд ирсэн цэргүүдийн алхалттай харьцуулж үзсэнээр голын эргийн мурилзсан хэлбэрийг нэг алхмын нарийвчлалтайгаар гарган авч болно. Гэрлийн долгионы урт буюу алхам нь микрометрээс ч бага хэмжээгээр хэмжигдэнэ. Энэ нь миллиметрийг 1000 хуваасаны нэгээс ч бага гэсэн үг. Ийм өндөр нарийвчлалаар уг багаж хэмжилт хийдэг. Энэ төхөөрөмжөөр анх гэрлийн хурдыг, хэдхэн жилийн өмнө таталцлын долгионыг ч мөн хэмжсэн байдаг.

Биетийн 3D гадаргын зураглалыг интерферометрийн аргаар буулгаж буй нь.


Холограм

Дээрх интерферометрийн аргаар зургийг нь авах гэж буй биетийнхээ гадаргын зураглалыг гаргана. Гэхдээ дэлгэцний оронд нарийн ширхэгтэй фото хальс байрлуулна. Фото хальсан дээр тахийн судал мэт интерферограм шарагдан үлдэх ёстой. Хальсаа авч угаагаад байсан байранд нь эргүүлэн тавина. Зургийг нь авсан биетээ байрнаас нь "авч хаяна". Энэ үед биет байсан газарлуу хальсныхаа цаанаас харахад "гайхамшигтай"-гаар тэнд нөгөө авч хаясан биет маань авч хаяагүй мэт байж байх болно. Харах өнцгөө өөрчилж, холдож ойртсон ч ялгаагүй. Тухайн биетийг цонхны цаанаас харж байгаа мэт бодит, 3D мэдрэмж төрүүлнэ. Энэ нь бодит орон зайн 3D мэдээллийг 2D хавтгай дээр "бүрэн" буулгаж буй хэрэг юм. Энэ ч утгаараа holo (whole) graphy (image) буюу бүрэн зураг хэмээн нэрлэсэн хэрэг. Тахийн судал мэт интерферограм нь дээр дурдсан диффракцын үүргийг гүйцэтгэж байна. Хальсан дээр шарагдсан интерферограм нь микрометрийн өргөнтэй нарийн зурааснуудаас бүтэх ба ирсэн гэрлийг саринуулж, хугалдаг. Ингэж саринуулахдаа замбараагүй биш, яг зураг авч байх үеийн гэрлийн өнцгүүдрүү хугалдаг тул бидэнд байхгүй зүйлс хальсны цаанаас байгаа мэт харагдаад байгаа хэрэг. Холографийг орчин үед гадаргын өөрчлөлт буюу диформацийг өндөр нарийвчлалаар, бодит хугацаанд мэдрэх, мөн эрүүл мэндийн салбарт 3 хэмжээст микроскопийн зураг авах, физикийн салбарт атомын түвшинд гадаргын зураглал гаргах, геологийн салбарт сансраас газрын гадаргын загварыг гаргах, түүнчлэн та бидний амьдралд өдөр бүрт таардаг, мөнгө, карт зэрэг дээрх дахин хувилахаас сэргийлэх нууцлалын голограм зураг зэрэг өндөр технологийн хэрэгцээ шаардлагуудыг биелүүлэхэд ашиглаж байна.

Comments