ГОЛОГРАФИ́ЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИ́Я

Схема получения голографической интерферограммы (а); голографическая интерферограмма деформируемой пластины (б).

ГОЛОГРАФИ́ЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРО­МЕТ­РИ́Я, со­во­куп­ность ме­то­дов по­лу­че­ния и ин­тер­пре­та­ции ин­тер­фе­рен­ци­он­ных кар­тин, об­ра­зо­ван­ных вол­на­ми, из ко­то­рых по край­ней ме­ре од­на за­пи­са­на и вос­ста­нов­ле­на с по­мо­щью го­ло­грам­мы. Го­ло­грам­ма $H$ (рис., а) за­пи­сы­ва­ет­ся в ре­зуль­та­те ин­тер­фе­рен­ции опор­ной вол­ны, ис­хо­дя­щей из ис­точ­ни­ка $S$ и отражённой от зер­ка­ла $M$, и пред­мет­ной вол­ны 1, рас­се­ян­ной по­верх­но­стью объ­ек­та $O$. 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 го­ло­гра­фич. ин­тер­фе­ро­грам­ма (рис., б). В ме­то­де ре­аль­но­го вре­ме­ни на­блю­да­тель, гля­дя на объ­ект че­рез го­ло­грам­му, мо­жет сле­дить за из­ме­не­ни­ем ин­тер­фе­рен­ци­он­ной кар­ти­ны в про­цес­се де­фор­ма­ции объ­ек­та. В др. ме­то­де Г. и., 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 го­ло­гра­фич. ин­тер­фе­ро­грам­ма, со­от­вет­ст­вую­щая из­ме­не­нию со­стоя­ния объ­ек­та за вре­мя ме­ж­ду пер­вой и вто­рой экс­по­зи­ция­ми.

Особенности голографической интерферометрии

В от­ли­чие от обыч­ной ин­тер­фе­ро­мет­рии (см. Ин­тер­фе­ро­метр), где ин­тер­фе­ри­ру­ют вол­ны, од­но­вре­мен­но про­шед­шие по раз­ным пу­тям, в Г. и. ин­тер­фе­ри­ру­ют вол­ны, про­шед­шие по од­но­му и то­му же пу­ти, но в раз­ные момен­ты вре­ме­ни. При этом вид го­ло­гра­фич. ин­тер­фе­ро­грам­мы оп­ре­де­ля­ет­ся из­ме­не­ния­ми пред­мет­ной вол­ны за вре­мя ме­ж­ду за­пи­сью го­ло­грам­мы и на­блю­де­ни­ем или за вре­мя ме­ж­ду дву­мя экс­по­зи­ция­ми, т. е. ме­тод Г. и. 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 Г. и. прак­ти­че­ски пол­но­стью ис­клю­ча­ют­ся ис­ка­же­ния вол­но­вых фрон­тов эле­мен­та­ми го­ло­гра­фич. ус­та­нов­ки, что при­во­дит к сни­же­нию тре­бо­ва­ний к ка­че­ст­ву оп­тич. де­та­лей и де­лает воз­мож­ным ис­сле­до­ва­ние объ­ек­тов прак­ти­че­ски не­ог­ра­ни­чен­ных раз­ме­ров.

С по­мо­щью од­ной го­ло­гра­фич. 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 Г. и., а так­же при рас­чё­те про­стран­ст­вен­но­го рас­пре­де­ле­ния по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния фа­зо­вых объ­ек­тов, не об­ла­даю­щих осе­вой сим­мет­ри­ей. Г. и. по­зво­ля­ет так­же по­лу­чать ин­тер­фе­рен­ци­он­ную кар­ти­ну, об­ра­зо­ван­ную го­ло­гра­фич. ко­пия­ми све­то­вых волн раз­ной час­то­ты.

Основные применения голографической интерферометрии

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

Г. и. ис­поль­зу­ет­ся при ис­сле­до­ва­нии про­зрач­ных (фа­зо­вых) объ­ек­тов, та­ких как плаз­ма, удар­ные вол­ны в жид­ко­стях и га­зах, со­ли­то­ны де­фор­ма­ции в твёр­дых те­лах и т. п. 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 го­ло­гра­фич. ин­тер­фе­ро­мет­рии.