صفحه اصلی درباره ما گالری تصاویر تماس با ما ورود کاربران
منوی سایت
امتیاز دهید
پیشخوان
اوقات شرعی
تقویم مناسبتی
دیکشنری آنلاین
تماس با ما

تماس با ما

تقویم روز

دوشنبه ۲۷ خرداد ۱۳۹۸
آمار بازدید

بازدید امروز : ۷

بازدید این هفته : ۴۴۵

بازدید این ماه : ۲۳۵۲

آمار کل بازدید : ۲۷۹۶۰۴

افراد آنلاین : ۰ نفر

آی پی : ۵۴.۹۱.۴.۵۶

 صفحه اصلی محتوای آموزشی مشاهده محتوای آموزشی

 
تمام نگاری(Holography)

 

 

 

 

واژه holography ریشه یونانی دارد و در اصل به معنی"تصویر سراسری" است، كه معادل فارسی آن را تمام نگاری گفته‌اند . تمام نگاشتها انواع بسیار متفاوتی دارند، ولی جملگی در یك ویژگی شاخص مشتركند و آن این است، تصویرهای واقعی سه بعدی اجسام اصلی را باز آفرینی می‌كنند.

                                            

img/daneshnameh_up/8/87/holography-record.png


تاریخچه

مبحث تمام نگاری در سال 1947 با ابتكار عمل دیش گابور كشف شد. وی در سال 1971 جایزه نوبل در فیزیك را دریافت كرد. در اوایل دهه 1960 امت لایث (Emet - Lais) و جوریس پویا تنیكس ( Joris -yopatniks) از ایالات متحده آمریكا و جود نیس یوك (u - penis - yok) از روسیه بطور مستقل از یكدیگر روشهای دیگر را برای بهره گیری از نور لیزر در ساختن تمام نگاشتها كشف كردند.

تمام نگاشت چیست؟

دو یا چند باریكه نور كه از چشمه لیزر یكسانی سرچشمه می‌گیرند، تنشهایی تداخلی می‌سازند و تمام نگاشت محیطی حساس نسبت به نور ( قبل امولسیون عكاسی) است كه این نقش را روی خودش ثبت می‌كنند. در طرح متداول ساخت تمام نگاشت، باریكه‌ای لیزری با استفاده از آینه نیم بازتابنده به دو باریكه تقسیم می‌شود. یكی از باریكه‌ها پس از گستره شدن بوسیله عدسی یا آینه خمیده ، یه سمت لایه امولسیون كه روی یك سطح شیشه‌ای قرار دارد تابانده می‌شود. این باریكه مربع را (R) می‌گویند.

بقیه نور گسترده می‌شود تا به جسم سه بعدی كه می‌خواهیم تصویر آنرا تشكیل دهیم، تابانده شود. نوری را كه از جسم پراكنده می‌شود به سمت صفحه عكاسی می‌رود، باریكه جسم (O) می‌گویند. نظر به اینكه تمام پرتوهای نور از یك چشمه لیزر می‌آیند، دو باریكه نسبت به هم همدوس هستند و نقشهای تداخلی مشخصی را بوجود می‌آورند.

نحوه ایجاد تمام نگاشت

برای درك بهتر این فرآیند ، ابتدا ساده‌ترین جسم یعنی یك نقطه در فضا در نظر بگیرید كه در فاصله زیادی از صفحه عكاسی قرار گرفته‌اند و تحت زاویه 90ْ نسبت به یكدیگر باهم تداخل می‌كنند. نقش تداخلی ایجاد شده ، دقیقا همانند نقش تداخلی حاصل از دو شكاف یانگ برای حالتی است كه فاصله بین فریزها بسیار زیاد باشد. تمام نگاشتی كه تحت تابش قرار گرفته و ظاهر شده است، توری پراشی است با d = λ (برابر با طول موج) كه در آن d فاصله بین فریزها و λ طول موج نور است.

نور لیزر كه از نقطه R می‌آید تمام نگاشت را روشن می‌كند. نور پراشیده بنابر معادله mλ = d SinΘ به ازای زاویه Θ = 90ْ بدست می‌دهد. پراش مرتبه‌های بالاتر ممكن نیست به این ترتیب تمام نور پراشیده شده تصویر مجازی از O بوجود می‌آورد. اگر پرتوها به سمت عقب و بسوی R جهت داده شوند (′R .(O نیز بسوی عقب بازسازی می‌شود، اگر پرده‌ای حل ′O قرار گیرد، تصویر حقیقی جسم را نشان خواهد داد.

تمام نگاشت تراگسیلی

اگر بجای نقطه O یك جسم سه بعدی كه با نور لیزر روشن شده است قرار دهیم، باریكه جسم O در این حالت از مجموعه وسیعی از چشمه‌های نقطه‌ای تشكیل می‌شود كه نشان دهنده نقاط پراكندگی جسم است. اكنون آنچه روی صفحه عكاسی ثبت می‌شود، برهمنهی از توریهای پراش خواهد بود. در صورتی كه این صفحه را به كمك R یا ′R روشن كنیم به ترتیب ، تصویر مجازی یا حقیقی از جسم را می‌توان مشاهده كرد. حاصل ثبت تصویر به روش بالا را تمام نگاشت تراگسیلی می‌نامند.

این تمام نگاشت دارای این خاصیت كه هر قسمت كوچكی از آن می‌تواند تصویر كامل جسم را بازسازی كنند. این موضوع را می‌توان با تشخیص این نكته كه هر مساحت كوچكی از تمام نگاشت خود تمام نگاشت كوچكتری است درك كرد.

ساخت تمام نگاشتهای ساده

    نور لیزر هلیوم - نئونی با توان 1 تا 5 میلی وات به كمك آینه كاری ، كه سطح جلوی آن نقره اندود شده پخش می‌شود. قسمتی از نور مستقیما به صفحه عكاسی می‌رسد باریكه مرجع را تشكیل می‌دهد. كه در اینجا R همان كانون آینه است. قسمت دیگری از نور ، جسم مورد نظر را روشن می‌كند و پس از پراكندگی از آن به صفحه عكاسی می‌رسد و باریكه جسم را تشكیل می‌دهد. صفحه عكاسی و جسم را روی صفحه فولادی قرار داده كه خود آن روی تیوب لاستیك باد شده‌ای مستقر شده است تا ارتعاشات مكانیكی را از زیر جذب كند.

    تمام اجزای این آزمایش ، به كمك آهنربا یا بوسیله چسب سر جای خود ثابت نگه داشته می‌شوند. این كار ضروری است زیرا در خلال نور دهی كه ممكن است چندین ثانیه طول بكشد، هر حركت نسبی جسم و صفحه عكاسی سبب محو شدن آن نقشهای تداخلی میكروسكوپیكی كه در حال ثبت شدن است می‌شود و كار بی‌نتیجه می‌ماند. در حالت كلی برای روشن كردن صفحه‌های بزرگ به صورتی هنرمندانه یا مقیدتر ، به تجهیزات نوری بسیار مفصلتری نیاز است.

    با بهره گیری از لیزر یاقوتی ، كه می‌تواند بیش از 1 ژول انرژی نوری را در زمانی كوتاهتر از 20 نانو ثانیه گسیل دارد. می‌توان تمام نگاشتی از توده‌ای از اجسام متحرك مانند اشخاص زنده ، را تهیه كرد. زمان نور دهی بسیار كوتاه ، امكام ثبت نقشهای تداخلی را بدون محو شدگی بدست می‌آورد. واضح است كه در این موارد ، اقدامات احتیاطی لازم جهت محافظت از چشم اشخاص باید صورت بگیرد. توجه كنید كه در اینجا جسم در تماس با صفحه عكاسی و در طرف مقابل نور مرجع R قرار دارد.

    نظر به اینكه تمام نگاشت ، تمام نگاشت حجمی است، فاصله میان صفحات براگ منجر به تعیین طول موج بازسازی شده می‌شود. اگر از انبساط و انقباض امولسیون در مراحل عملیاتی جلوگیری كنیم، تصویر بازسازی به كمك نور سفید ، به رنگ نور لیزری خواهد بود كه هنگام ثبت مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از امولسیونی كه نسبت به طول موجهای سرخ ، سبز و آبی حساس شده باشد می‌توان به تصاویر تمام رنگی است را كه بطور شگفت آوری واقعی هستند. 


img/daneshnameh_up/f/f9/holography-reconstruct.png


انواع تمام نگاشت

گونه‌های تركیبی فراوانی از تمام نگاشتهای تراگسلی بازتابی وجود دارد. متداولترین نوع تمام نگاشت آنهایی هستند كه برای مقاصد امنیتی ، مانند مورد كاستهای اعتباری ، بكار گرفته می‌شوند. اینگونه تمام نگشاتها در واقع نگاشتهای تراگسیلی هستند كه روی سطحی بازتابان برجسته كاری شده‌اند و معمولا در این نوع تمام نگاشتها از اختلاف نظر قائم صرف نظر می‌شود.


    نوع دیگری از تمام نگاشتهای رایج ، تمام نگاشت انتگرالی است. این نوع تمام نگاشت با استفاده ا از تركیب تعدادی تصویرهای دو بعدی (مانند عكس ، تصویرهای گرافیكی رایانه‌ای) بطور مصنوعی ساخته می‌شود. 

كاربردها

علاوه بر موارد استفاده آشكار تمام نگاری در هنر و تولید تصویر در كنار استفاده فرعی آن در امور امنیتی ، سه زمینه اصلی كاربرد آن به شرح زیر است:

ذخیره اطلاعات

وقتی ′R به سوی 1mm2 از تمام نگاشت تراگسیلی تابانده شود. تصویر حاوی هشت مگابیت اطلاعات با سرعت نور روی پرده تصویر (صفحه عكاسی) پدید می‌آید. در فاصله 30 سانتیمتری بین تمام نگاشت و پرده تصویر ، این مقدار اطلاعات در حكم تخلیه یك مگا بایت اطالاعات در هر نانو ثانیه است! به لحاظ نظری ، هر مكعبی به حجم λ3 می‌تواند مقدار یك اطلاعات تمام نگاشتی را در خود ذخیره كند.

به این ترتیب ، تمام نگاشتی با حجم 1Cm3 می‌تواند مقدار یك ترابایت (1012 بایت) اطلاعات در خود ذخیره كند كه بدون استفاده از سیم در فضا قابل انتقال است (اتصال در فضای تهی)، این توانایی امروزه در آزمایشگاه به نمایش گذاشته می‌شود. با بهره‌گیری از بلورهای مصنوعی خارق العاده ، این سیستم حافظه تمام نگاشتی می‌تواند بخواند و بنویسد. به این ترتیب ، تمام نگاشتها در رایانه‌های اپتیكی كه در آینده نزدیك وارد عرصه فعالیت می‌شوند، نقش پیشگامانه بر عهده خواهند داشت.

عناصر اپتیكی تمام نگاشتی (HOE)

تمام نگاشتها را می‌توان چنان ساخت كه مانند عدسی و یا اینكه عمل كنند. به علاوه اپتیك تمام نگاشتی را می‌توان بوسیله رایانه چنان طراحی كرد كه انجام عملیاتی كه در اپتیك استاندارد غیر ممكن است امكان پذیر شود. در حال حاضر تراشه‌های الكترواپتیكی كه در آنها الكترونیك با لیزرهای میكروسكوبیكی و تارهای نوری و تمام نگاری طراحی شده با رایانه تركیب شده است، فعالانه مورد مطالعه هستند.

توانمندی ذاتی اپتیك در پردازش موازی ، برای برطرف كردن مشكل تراكم ورودی - خروجی كه هم اكنون در رایانه‌های الكترونیكی وجود دارد، كمك خواهد كرد. علاوه بر رایانه عناصر اپتیكی تمام نگاشتی بطور موفقیت آمیزی در روبش ، صفحه نمایش سر بالا (پنجره شفافی كه از طریق آن یك راننده می‌تواند همینطور كه سرش بالاست و به جلو نگاه می‌كند اطلاعات مورد نیازش را بخواند و در ابزارهای گوناگون پزشكی مورد استفاده قرار گرفته است.)

تداخل سنجی

درست به همان ترتیبی كه آلبرت مایكسون با بهره گیری از تداخل سنجی قادر بود طول متر را با بیشترین دقت تعیین كند، تداخل سنجی تمام نگاشتی (تمام سنجی) را نیز می‌توان برای اندازه گیری سه بعدی با دقت بسیار زیاد مورد استفاده قرار داد. این به این صورت امكان پذیر است كه از تمام نگاشت نگاه كنیم و بطور همزمان تصویر مجازی ذخیره شده و جسم حقیقی را مشاده كنیم. تصویر مجازی ، در زمان حقیقی با نور پراكنده شده از جسم حقیقی تداخل می‌كند و اختلاف دما را به كمك فریزهای زنده نشان می‌دهد. 

نظر دهید . . .           نظرات کاربران

 

 کلیه حقوق این سایت متعلق به دبيرستان شاهد خوشنام زنجان می باشد