5. Требование к когерентности в голографии
Строго говоря, для получения голограммы при пространственно-когерентном освещении требуется выполнить только одно условие когерентности, которое состоит в том, чтобы излучение от каждой точки предмета могло интерферировать с излучением от любой точки источника.
Условие когерентности удовлетворяется при выполнении следующих требований. Во-первых, рассеивающий предмет
и источник
должны испускать свет одной и той же частоты. Во-вторых, необходимо, чтобы предмет и источник были стационарными в поле, которое падает на голограмму. Это условие не нарушается для диффузно рассеивающего предмета. Кроме того, и сам предмет можно освещать диффузным светом. При этом условие стационарности нарушено не будет. Наконец, в предыдущем разделе было доказано, что различие между предметом и источником фактически отсутствует. Таким образом, как источник, так и предмет могут образовывать диффузную волну при условии, конечно, что источник
используемый при восстановлении, дает кросс-корреляцию
которая равна дельта-функции, как это было показано в разд. 4.
Метод получения голограммы (рис. 38) при освещении предмета рассеивателем, движущимся во время экспозиции, был успешно продемонстрирован в работе [28] Результаты ее можно
легко понять, если привлечь теорию наложения интенсивностей в скрытом изображении при последовательных экспозициях [45] одной и той же голограммы (разд. 9 гл. 5).
Если для регистрации голограммы вместо лазеров используются обычные источники света, область, на которой может возникнуть интерференция, ограничивается шириной спектральной линии. Когерентная длина
определяет размеры и глубину предмета или сцены, голограмму которой можно получить путем интерференции с плоской или сферической волной, формируемой с помощью зеркала, располагаемого иногда вблизи предмета.
Рассмотрим две волны света, одну с частотой
а другую с частотой
Пусть с — скорость света в вакууме,
длина волны, соответствующая частоте
Тогда
Круговая частота
а фаза
входящая в уравнение волны, равна
Пусть в момент
две волны с частотами
находятся в одинаковой фазе. Через некоторый промежуток времени
которому соответствует длина
определяемая как
две волны разойдутся по фазе на величину
Отсюда, дифференцируя соотношения (86) и (84), из выражения (88) получим
где
разность длин волн, соответствующая разности частот
Определим длину когерентности
как расстояние, на котором разность фаз между двумя волнами составит
Сравнивая выражения (89) и (87), получаем следующее значение когерентной длины;
Это уравнение используется для определения размеров, в пределах которых можно сохранить когерентность, когда задана определенная геометрия, а спектр излучения состоит из двух линий.