-
Голографическая интерферометрия.
Голографическая интерферометрия развивалась на базе оптической интерферометрии. Аналоги большинства методов классической оптической интерферометрии в настоящее время успешно применяются в голографической интерферометрии. Приборы, предназначенные для проведения исследований в оптической интерферометрии, носят название интерферометров.
В голографии голограмма представляет собой зарегистрированную интерференционную картину, образованную объектным и опорным пучками. Таким образом, голографическую установку можно рассматривать как интерферометр, в котором производится формирование объектного и опорного пучков. При этом в голографическом эксперименте используют те же методы деления исходной волны по волновому фронту и по амплитуде, как и в оптической интерферометрии.
Содержание метода голографической интерферометрии заключается в том, что бы получить, наблюдать и интерпретировать интерференционные картины, образованные волнами, из которых хотя бы одна записана и восстановлена голограммой. Основной принцип голографической интерферометрии легко понять из рассмотрения схемы, приведенной на рис. 9.
П
Рис
9
а
б
Метод реального времени.
Если с объектом происходят какие-либо изменения, ведущие к фазовым искажениям сформированной им волны (например, деформация или изменение коэффициента преломления), то это скажется на виде наблюдаемой картины: на изображении объекта появятся интерференционные полосы, форма которых определяется изменениями, происходящими с объектом. Поскольку интерференционную картину наблюдают одновременно с изменениями, происходящими с объектом, этот метод голографической интерферометрии называют методом реального времени.
Метод двух экспозиций.
Если на одной регистрирующей среде последовательно регистрируют две голограммы, соответствующие двум состояниям одного и того же объекта, то в результате получают так называемую двухэкспозиционную голограмму, состоящую из двух наложенных голограмм. При освещении двухэкспозиционной голограммы одновременно восстанавливаются две объектные волны, являющиеся голографическими (оптическими) копиями объектных волн, существовавших в разное время. Таким образом, в данном эксперименте формируется интерференционная картина, образованная объектными волнами, существовавшими в разное время.
Метод двух длин волн.
Если на одной регистрирующей среде в течение одной экспозиции регистрируется интерференционная картина, образованная волнами разной частоты (использование источника излучения двух или более длин волн), то такая голограмма будет состоять из двух наложенных голограмм, соответствующих разным длинам волн. Такая голограмма называется двухдлинноволновой голограммой. При ее освещении монохроматическим излучением восстановленные волны образуют интерференционную картину, (соответствующую различию их фазового рельефа), обусловленную как различием длин волн, так и дисперсией исследуемого объекта. Фактически, при освещении двухдлинноволновой голограммы наблюдается картина интерференции восстановленных волн одинаковой частоты, хотя они и являются копиями волн разных частот. Двухдлинноволновые методы голографической интерферометрии используются для исследования дисперсии плазмы, а также для изучения рельефа поверхностей.
Преимущества голографической интерферометрии при сравнении с методами классической оптической интерферометрии:
-
широкие возможности исследования прозрачных и отражающих объектов любой формы и качества поверхности;
-
снижение требований к качеству оптики за счет дифференциального характера метода;
-
возможность сравнения световых волн, рассеянных объектом в разные моменты времени;
-
возможность исследования интерференции волн, рассеянных объектом в разных направлениях в пределах телесного угла, который охватывает голограмма;
-
возможность получать картину интерференции световых волн различной частоты.
К недостаткам голографической интерферометрии следует отнести:
-
значительную длительность экспозиции за счет низкой чувствительности высокоразрешающих сред для регистрации голограмм;
-
высокие требования к используемым источникам излучения (пространственная и временная когерентность, мощность излучения и т.д.)
Голографическая интерферометрия получила широкое применение при исследовании фазовых неоднородностей прозрачных объектов, при диагностике плазмы, в газодинамических исследованиях. Голографические методы исследования смещений и рельефа поверхности широко используются для неразрушающего контроля и диагностики состояния различных деталей и механизмов. Стробоголографический метод исследования колебательных процессов, предложенный в 1967 году, до настоящего времени не потерял своей актуальности.
Голографическая интерферометрия используется в тех случаях, когда традиционные методы оказываются малоэффективными, например, для получения информации о поведении и состоянии упругих элементов, которые широко используются в современном приборостроении. В этом случае голографическая интерферометрия дает возможность проводить качественную, количественную, а также интегральную и дифференциальную оценку качества изготовления упругих элементов.