Крушение парадоксов

— Но это не все, — продолжал он, — от голограммы исходит еще один пучок света, содержащий информацию об объекте. Он состоит из сходящихся лучей. Они сходятся в точках, расположенных перед голограммой строго симметрично тем точкам, где за голограммой сходятся несуществующие продолжения расходящихся лучей пучка, образующего мнимое изображение. Если заполнить дымом ту область пространства, куда направлены сходящиеся лучи, то действительное изображение появится во всей своей естественности. Оно будет казаться висящим в этой дымке. И если вы расположитесь относительно голограммы там, откуда можно сквозь голограмму видеть мнимое изображение, возникнет удивительная иллюзия. Переводя глаза от облака дыма с висящим в нем действительным изображением на голограмму, за которой видно мнимое изображение, вы будете чувствовать себя как перед зеркалом. Действительное изображение будет казаться реальным объектом, а мнимое — его зеркальным изображением.

Мало того. Если туда, где расположено действительное изображение, поместить белый экран, на нем возникнет яркое и четкое изображение. Немного перемещая экран к голограмме и от нее, можно делать резкими те или другие части изображения. И это при полном отсутствии линз! Ведь линзы не применяются ни при записи, ни при воспроизведении голограммы.

При использовании объемных голограмм Денисюка тоже можно получить действительное изображение. Нужно только направить на нее опорный пучок света в противоположном, чем раньше, направлении. Пустив дым туда, где раньше сквозь голограмму мы видели мнимое изображение, мы увидим теперь действительное. Видеть их одновременно, конечно, нельзя.

Несмотря на существенные преимущества объемных голограмм — возможность восстановления изображения в белом свете без использования лазеров и получения лишь одного изображения, а не нескольких, как в случае плоских голограмм, — плоские голограммы сейчас имеют более широкое применение. Это связано с чисто техническими причинами. Современные толстослойные фотоэмульсии заметно поглощают свет. Поэтому чем глубже слой эмульсии, тем меньше информации он получает, особенно о тех деталях объекта, которые освещены слабее или хуже отражают свет.

Для плоских голограмм применяются эмульсии, толщина которых меньше половины длины волны используемого лазера. Здесь поглощение, конечно, не играет существенной роли.

Потенциальные преимущества объемных голограмм, в особенности возможность концентрации огромных количеств информации в элементах малых размеров, стимулируют усилия с целью создания новых специальных фотоэмульсий и поиска новых процессов, позволяющих фиксировать информацию, содержащуюся в стоячих волнах.

Один из таких процессов — образование окрашенных центров в некоторых прозрачных кристаллах. Такие центры возникают в кристаллах под действием электронов или фотонов, обладающих достаточно большой энергией. Вероятность образования окрашенных центров при фиксированной энергии возбуждающего излучения пропорциональна плотности энергии излучения. В случае стоячих волн она больше в пучностях и меньше в узлах. Поэтому интенсивность окраски, как и интенсивность почернения фотоэмульсии, оказывается пропорциональной интенсивности стоячей волны. Важным преимуществом такого метода является принципиальная возможность стирания полученной голограммы и многократного повторного использования кристалла. В некоторых кристаллах это достигается путем простого нагревания. К сожалению, такие кристаллы еще не нашли применения в практической голографии.

В глубину веществ

Современной голографии, основанной на применении лазеров, неизмеримо превосходящих по когерентности все другие источники света, всего восемь лет. Что же она уже может и что обещает в будущем?

Удивительно, но голография может успешно соревноваться с обычной фотографией, применяющей объективы, даже в ее коронной области — получении плоских черно-белых изображений. Возможности обычной фотографии ограничены в двух отношениях. Разрешающая способность, то есть способность воспроизвести раздельно две мелкие детали изображения, ограничивается и качеством объектива, и качеством фотоэмульсии. В лучшем случае изображение может содержать детали размером около сотой доли миллиметра. Иногда существенна и способность эмульсии воспроизводить градацию яркости объекта. Лучшие фотоматериалы позволяют воспроизводить не более ста ступеней между наиболее белым и наиболее темным участком изображения.

Разрешающая способность голограммы зависит главным образом от ее размера, который, в свою очередь, может быть ограничен свойствами источника света. Однако в настоящее время предел разрешающей способности голограммы определяется не этим, а свойствами фотоэмульсии, на которых фиксируется голограмма. Сейчас существуют фотоэмульсии с разрешающей способностью до 10 тысяч линий на один миллиметр. Их чувствительность очень мала, так что приемлемые длительности экспозиции могут быть достигнуты только при применении лазеров.