Голографическая интерферомет­рия

ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ, совокупность методов получения и интерпретации интерференционных картин, образованных волнами, из которых, по крайней мере, одна записана и восстановлена с помощью голограммы. Голограмма Н (рис., а) записывается в результате интерференции опорной волны, исходящей из источника S и отражённой от зеркала М, и предметной волны 1, рассеянной поверхностью объекта О. После проявления голограмму устанавливают в исходное положение и освещают восстанавливающим (обычно опорным) пучком. Взаимодействие опорной волны со структурой, записанной на голограмме, приводит к восстановлению объектной волны. При этом за голограммой распространяется восстановленная волна, являющаяся копией предметной волны 1, и одновременно волна 2, рассеиваемая поверхностью объекта в момент наблюдения. В результате интерференции волн 1 и 2 возникает голографическая интерферограмма (рис., б). В методе реального времени наблюдатель, глядя на объект через голограмму, может следить за изменением интерференционной картины в процессе деформации объекта.

В другом методе голографической интерферометрии, методе двух экспозиций, на светочувствительном материале записывают две голограммы, соответствующие двум состояниям объекта. При освещении такой голограммы опорной волной восстанавливаются две предметные волны, и возникает голографическая интерферограмма, соответствующая изменению состояния объекта за время между первой и второй экспозициями.

Особенности голографической интерферометрии. В отличие от обычной интерферометрии (смотри Интерферометр), где интерферируют волны, одновременно прошедшие по разным путям, в голографической интерферометрии интерферируют волны, прошедшие по одному и тому же пути, но в разные моменты времени. При этом вид голографической интерферограммы определяется изменениями предметной волны за время между записью голограммы и наблюдением или за время между двумя экспозициями, то есть метод голографической интерферометрии является дифференциальным, с его помощью могут сравниваться последовательные состояния одного и того же объекта. Записанная и восстановленная голограммой объектная волна характеризует структуру объекта в мельчайших подробностях. Благодаря этому можно исследовать объекты неправильной формы и даже шероховатые, диффузно отражающие свет. Кроме того, в голографической интерферометрии практически полностью исключаются искажения волновых фронтов элементами голографической установки, что приводит к снижению требований к качеству оптических деталей и де лает возможным исследование объектов практически неограниченных размеров.

С помощью одной голографической интерферограммы можно восстановить картины интерференции световых волн, рассеянных объектом в разных направлениях в пределах телесного угла, охватываемого голограммой. Это используют при расчёте составляющих векторов смещений поверхности по данным голографической интерферометрии, а также при расчёте пространственного распределения показателя преломления фазовых объектов, не обладающих осевой симметрией. Голографическая  интерферометрия  позволяет также получать интерференционную картину, образованную голографическими копиями световых волн разной частоты.

Основные применения голографической интерферометрии. В механике голографическая интерферометрия используется для определения смещений, деформаций и расчёта напряжений элементов конструкций. В дефектоскопии по нарушению регулярности хода интерференционных полос обнаруживают трещины, раковины и другие дефекты деталей. При исследовании вибраций по форме и интенсивности интерференционных полос определяют положение узловых линий и рассчитывают распределение амплитуд колебаний по поверхности объекта. Голографическая  интерферометрия применяется также для получения контурных карт рельефа поверхностей.

Голографическая  интерферометрия используется при исследовании прозрачных (фазовых) объектов, таких как плазма, ударные волны в жидкостях и газах, солитоны деформации в твёрдых телах и тому подобное. При исследованиях такого рода можно существенно увеличивать чувствительность измерений за счёт использования волн высших порядков, восстановленных нелинейно зарегистрированными голограммами, а также за счёт многократного прохождения излучения через исследуемый объект. При исследовании плазменных объектов для разделения вклада в показатель преломления разных частиц (электронов, атомов и ионов) находят применение методы двухдлинноволновой, дисперсионной и резонансной голографической интерферометрии.

Лит.: Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г. В. Голографическая интерферометрия. М., 1977; Голографическая интерферометрия фазовых объектов. Л., 1979; Островский Ю. И., Щепинов В. П., Яковлев В. В. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. М., 1988.