Физические эффекты и явления

Неизвестен 3 Автор

А.с. 154 676: Способ определения абсолютного значения ускорения силы тяжести, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, время падения измеряют путем подсчета количества временных периодических интервалов, задаваемых эталоном частоты, в период между моментами совпадения отрезков пути свободного падения с длиной трубчатого концевого эталона, сличаемых интерференционным методом в процессе свободного падения тела.

Патент США 3 796 493: Аппарат для измерения шага резьбы прецизионного ходового винта посредством оптической интерференции. Два чувствительных элемента приводят в контакт с одной и той же стороной резьбы винта в двух точках, фазы которых отличаются на 180 градусов. Щупы смонтированы

на направляющей, которая может перемещаться в любом направлении на каретке, в плоскости, параллельной плоскости движения каретки вдольоси винта, регулируют таким образом, чтобы она приблизительно равнялась шагу винта. Средняя точка между сферическими концами двух щупов располагается в вершине кубического уголкового отражателя, смонтированного на направляющей. Световой луч от уголкового кубического отражателя отражается рефлектором. Шаг резьбы измеряют используя интерференцию между световыми лучами, разделенными полупрозрачным зеркалом. Один из лучей испытывает отражения от уголкового отражателя и рефлектора. Измеренную величину сравнивают с эталонным шагом.

5.4.6. Голография.

Явления интерференции и дифракции волн лежат в основе принципиально нового метода получения обьемных изображений предметов - голографии.

Теоретические предпосылки голографии существовали давно / Д.Габор, 1948г./, однако практическое ее осуществление связано с появлением лазеров - источников света высокой интенсивности, когерентности и монохроматичности.

Суть голографии состоит в следующем. Обьект освещают когерентным светом и фотографируют интерференционную картину взаимодействия света, рассеянного обьектом, с когерентным излучением источника, освещающего обьект. Эта интерференционная картина - чередование темных и светлых областей сложной конфигурации, зарегистрированная фотопластинкой и есть голограмма. Она не имеет никакого сходства с обьектом, однако несет в себе полную визуальную информацию о нем, так как фиксирует распределение амплитуд и фаз волнового поля - результата наложения опорной когерентной волны и волн, дифрагированных на обьекте. Для восстановления изображения голограмму освещают опорным пучком света, который дифрагируя на неоднородностях почернения фотоэмульсии, дает обьемное изображение, обладающей полной иллюзией реального обьекта.

Голограммы обладают рядом интересных особенностей. Например, если голограмму расколоть на несколько кусков, то каждый из них при просвечивании дает полное изображение предмета, как и целая голограмма. Изменяются лишь четкость изображения и степень обьемности. Если же с голограммой контактным способом снять обращенную копию /негатив/, то изображение полученное от этой копии все равно останется позитивным.

Одно из фундаментальных открытий в области голографии принадлежит Ю.Н.Денисюку, осуществившему голографию в стоячих волнах. Открытие зарегистрировано под N'88 со следующей формулой:

"Установлено ранее неизвестное явление возникновения пространственного неискаженного цветного изображения обьекта при отражении излучения от трехмерного элемента прозрачной материальной среды, в которой распределение плотности вещества соответствует распределению интенсивности поля стоячих волн, образующихся вокруг обьекта при рассеянии на нем излучения".

Такие трехмерные галограммы на стадии восстановления необязательно освещать когерентным излучением,- можно пользоваться обычным источником света.

Возможности использования голографических методов неисчерпаемы. Например, если процессы регистрации и восстановления производить при разных длинах волн, то изображение обьекта во столько раз, во сколько длина волны восстановления больше длины волны регистрации /голографический микроскоп/. С помощью голографии можно получать интерференционные картины от обьектов, диффузно рассеивающих свет. Совмещая голографическое изображение с самим обьектом и изучая интерференционную картину, можно зафиксировать самые незначительные деформации обьекта.

А.с. 250 465: Способ определения чистоты обработки поверхности изделия...., отличающийся

тем, что с целью повышения чувствительности способа, сначала получают голограмму контролируемого изделия, производят освещение поверхности изделия, накладываемое на него восстановленное с голограммы его действительное изображение, и регистрируют при этом интенсивность зеркально и диффузно отраженного от поверхности изделия излучения, затем изменяют взаимное расположение изделия и его действительного изображения на величину большую, чем средняя высота микронеровностей поверхности, регистрируют интенсивность зеркально отраженного от поверхности изделия и по соотношению этих интенсивностейопределяют чистоту обработки поверхности.

США патент N' 3 797 944: Испытание без разрушения пористых акустических панелей. В процессе испытания получают усредненную по времени голографическую фотографию перефорированно поверхности акустической панели, имеющей ячеистую структуру. При этом панель подвергается воздействию акустического излучения заданной интенсивности, частота которой равна частоте ячейки панели. Затем полученную фотографию просматривают, направляя через нее лазерный луч. Световые завихрения полученные на фотографии соответствуют хорошим ячейкам, тогда как темные участки соответствуют нерабочим или дефектным ячейкам. Если резонансная частота ячейки неизвестна, то ее можно определить получая изображение поверхности в реальном масштабе времени в отсутствие акустического возбуждения. Затем перфорированные листы просматривают через полученное изображение, подвергая перфорированную поверхность воздействию акустического излучения с медленно меняющейся частотой при постоянном уровне интенсивности и регулируя возникновение завихрений, соответствующих резонансу.

Голография дает возможность создать оптическую память чрезвычайно большой емкости. С ее помощью успешно решается проблема машинного распознавания образов. Можно сделать так, что проекция на голограмму одних образцов будет вызывать появление других, определенным образом связанным с первым (ассоциативная память).

Существенно, что голографическое изображение можно получать не только с помощью электромагнитных, но и акустических волн. Когерентные ультразвуковые волны дают возможность освещать большие обьекты. Следовательно можно получить трехмерное изображение внутренних частей обьекта, например, человеческого тела, недр Земли, толщи океана.

США патент 3 585 848: Аппарат для записи акустических изображений и голограмм и метод их записи. Обьект облучается акустическими волнами для создания поля акустических колебаний в отражающей поверхности, в аппарате предусмотрено устройство разверстки бегущим лазерным пятном для сканирования поверхности коллимированным лучом света. Изменения отражаемой от поверхности компоненты луча обеспечивают генерацию выходного сигнала, изменения частоты котрого соответствуют изменениям интенсивности акустических колебаний в плоскости поверхности обьекта. Выходной сигнал гетеродинируется с опорным сигналом, частота которого выдерживается в заданном соотношении с частотой облучающих акустических волн, соответствующая внутренней модуляции преобразуется в визуальную индикацию, что позволяет осуществить акустическую голограмму обьекта. Условное неголографическое изображение (акустическое) может быть получено путем амплитудного детектирования выходного сигнала без смешения его с опорным сигналом.

Возможности оптической и акустической голографии изучены сейчас еще не полностью, голографические методы проникают во все области науки и техники, позволяя изящно и надежно решать неразрешимые задачи.

5.4.7. Д и с п е р с и я в о л н - зависимость фазовой скорости гармонических волн в веществе от их частоты. Область частот в которой скорость убывает с увеличением частоты, называется областью но р м а л ь н о й д и с п е р с и и, а область частот, в которой при увеличении частоты скорость также увеличивается, называется областью а н о м а л ь н о й д и с п е р с Дисперсия волн наблюдается, например, при распространении радиоволн в ионосфере, волноводах.