Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» PowerPoint Presentation
Download Presentation
Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»

Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»

187 Views Download Presentation
Download Presentation

Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Лекционный курс«Экспериментальные методы физических исследований» Раздел ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ТемаМЕТОДЫГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

  2. История голографии • Изобретена в 1948 году Деннисом Габором для усовершенствования электронного микроскопа (задолго до изобретения лазеров) • В 1962 году для получения голограмм впервые использовали лазер

  3. Голография и фотография • Фотография: • 2-х мерная версия 3-х мерного объекта • Отсутствует глубина изображения • Регистрируются только амплитуды и частоты волн • Теряется информация о фазах волн

  4. Голография и фотография • Голография: • Записывается информация о всех деталях волнового фронта (в том числе и о фазе волны) • При наблюдении голограммы полностью восстанавливается волновой фронт • В изображении содержится вся информация о 3-х мерных характеристиках объекта • Изображение является точной копией объекта в момент регистрации голограммы

  5. Голография и фотография • Голограмма: • Преобразуетфазовуюинформацию вамплитуднуюинформацию (совпадение фаз – максимум амплитуды, противофазы – минимум амплитуды) • Происходит интерференциясветовой волны от объекта с опорной волной • Голограмма- сложная интерференционнаякартина, образованная множеством микроскопических полос • “Голос” – греческое слово, обозначающее полное сообщение

  6. ФОТОГРАФИЯ – запись сведений только об АМПЛИТУДЕ и ЧАСТОТЕ волны ГОЛОГРАФИЯ – дополнительная запись сведений о ФАЗЕ волны Для этого осуществляют интерференцию волны от объекта с «опорной» волной ( волной с известными характеристиками )

  7. ГОЛОГРАММА - ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ КАРТИНА ВОССТАНОВЛЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

  8. Голограмма точечного источника Любой объект – система точечных источников света Фотопленка На фотопленке фиксируется результатналожения двух волн Опорная волна (плоская) x z Волна от источника (сферическая) y

  9. Голограмма точечного источника Максимумы (кольца почернения) для =2k (s=OM-LM=k ) ГОЛОГРАММА ФОТО

  10. Любой объект – - система точечных источников света Кольцевые интерференционные картины от различных точек перекрываются Результирующая голограмма – сложная система перекрывающихся интерференционных полос

  11. Восстановление голограммы • Голограмму освещают опорной волной • Опорная волна рассевается на непрозрачных участках (максимумах) голограммы • Опорная волна и волна, рассеянная от голограммы интерферируют и образуют действительное изображение и мнимое изображение

  12. Восстановление голографического изображения Опорная волна Волна от голограммы Мнимое изображение Действительное изображение

  13. Технические приложения голографии • Голографическая «микроскопия» • Увеличение достигается путем восстановления (наблюдения) голограмм волнами с длиной волны большей, чем при записи голограмм : M = r/s • Например, запись производят, используя рентгеновский лазер, а наблюдают – в видимом свете. При этом увеличение M ~ 106 • Таким образом получают увеличенные 3-х мерные изображения микроскопических объектов – молекул ДНК, вирусов

  14. Технические приложения голографии • Голографическая интерферометрия • В методе двойной экспозиции на одну голограмму записывают два последовательных изображения объекта • Если изменений объекта не происходило, то фазы совпадают и изображения сливаются • Если объект изменялся, то в некоторых местах появляется разность фаз и возникает интерференционная картина • Изменение разности фаз определяется изменениями разности хода (деформация) и изменениями показателя преломления (плотность, температура)

  15. Стенд голографической интерферометрии BS-5% Лазер M1 L1 L2 PH Питание лазера M2 ДЕТАЛЬ НАГРУЗКА

  16. Исследование механических деформаций методом двойной экспозиции Нагрузка (по нормали к рисунку) X n=4 n=3 Полосы интерференции n=2 n=1 Изображение при двойной экспозиции

  17. Расшифровка голографических изображений •  = 633 x10-6 mm • Первая темная полоса соответствует деформацииd=/2 • Вторая полоса - деформацииd= /2 +  d • Полоса с номером n соответствует деформацииd=(n-1/2) по отношению к неподвижному основанию

  18. Распределение напряжений в подвергнутой давлению круглой мембране ( крышке резервуара )

  19. Форма колебаний кузова автомобиля Картина интерференционных полос указывает на наличие резонансных колебаний обшивки двери

  20. Механические напряжения в дефектной лопатке турбины компрессора

  21. Голографическая интерферометрия деформаций колеблющихся деталей • Распределение деформаций в звучащей гитаре

  22. Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции

  23. Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции Изменение плотности вдоль линии A-B

  24. Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции • Распределение плотности газа между лопатками вращающейся турбины ( 4460 об. в минуту)

  25. Исследование потоков жидкости и газа методом двойной экспозиции • Тепловые потоки в пламени свечи

  26. Шкала скорости проседания ( миллиметры в день ) Космическая радарная интерферометрия скорости проседания нефтяного месторождения Lost Hills ( США ) в октябре 2002 г.