Голографія та її застосування в медицині

Голографія - метод запису та відновлення об'ємного зображення, який базується на явищах інтерференції та дифракції.

Принцип голографії вперше запропонував англійський фізик Д. Габер в 1948 році, але його реалізація стала можли­вою лише в 60-х роках після створення лазера - джерела когерентного випромінювання. При звичайному фотогра­фуванні на фотоплівці фіксується лише інтенсивність світ­лових хвиль, відбитих від різних точок предмета, без враху­вання фазових співвідношень між хвилями, що зумовлені різною відстанню від точок предмета до фотоплівки. Реєстрація фаз можлива внаслідок інтерференції хвиль.

Для отримання голографічного зображення пучок ви­промінювання лазера за допомогою лінз поділяється на дві частини (рис. 6.12а).

Рис. 6.12. Принципи утворення а та відтворення б голографічного зображення.

Одна частина за допомогою дзеркала спрямовується на фотопластинку Г. Це так званий опорний пучок. Друга частина - предметний або сигнальний пучок - спрямовуєть­ся на предмет. Хвиля, відбита або розсіяна предметом, падає на фотопластинку і на її поверхні відбувається інтерференція відбитої хвилі з опорним пучком. Інтерфе­ренційна картина, зафіксована на фотопластинці, становить голограму. При падінні на голограму опорного пучка відновлюється зображення предмета. Око, яке дивиться крізь голограму, бачить уявне зображення предмета (пред­мет нібито "завис" у просторі в тому місці, де він був розташований при зйомці (рис. 6.126). Якщо змінювати положення ока, можна побачити різні деталі предмета, розташовані один поза одним і невидимі при прямому спостереженні. Об'ємне зображення вміщує більше інфор­мації, ніж плоске, а тому має широкі перспективи застосу­вання в медицині (наприклад, голографічний гастроскоп). При відновленні зображення можна змінити довжину опор­ної хвилі. Так, голограма, що утворена ультрафіолетовими або інфрачервоними променями, може бути відновлена видимим світлом. Більш того, голограму, отриману в ультразвукових (механічних) хвилях, можна відновити видимим світлом. Це відкриває широкі можливості застосу­вання ультразвукової голографії для розглядання внутріш­ніх органів з діагностичною метою. Зображення предмета можна збільшити, якщо голограму, отриману за допомогою плоскої опорної хвилі, освітити сферичною хвилею. Цей метод застосовується в голографічному мікроскопі.

ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА

Геометрична оптика - розділ оптики, в якому вивча­ються закони поширення світла в прозорих середовищах на підставі уявлень про світловий промінь як про лінію, вздовж якої поширюється світлова енергія. Як вже зазначалося, в геометричній оптиці хвильовий характер світла не враховується. З дослідження явищ інтерференції і дифракції випливає, що хвильові ефекти перестають бути суттєвими при Таким чином, геометрична (променева) оптика - граничний випадок хвильової оптики за умови дуже малої довжини хвилі.