F6210 Aplikace a experimentální demonstrace holografie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2022
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Ústav fyzikální elektroniky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyzikální elektroniky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Pro studium tohoto předmětu jsou potřebné znalosti získané po úspěšném absolvování předmětu Kmity, vlny, optika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Holografie je vyznamnou optickou disciplinou, která se intenzivně rozvíjí v posledních čtyřiceti letech po objevu laseru. V současné době nachází významné uplatnění v základním výzkumu, aplikovaném výzkumu i praxi (např. v průmyslu, bankovnictví, zdravotnictví, umění atd.).
Hlavní cíle přednášky jsou následující:
1) Vyložit fyzikální principy jednobarevné (monochromatické) holografie, tj. vysvětlit podstatu dvou základních procesů, na nichž je založeno holografické zobrazování předmětů.
2) Matematická formulace prvního procesu, tj. vzniku hologramu, založeného na interferenci vlny referenční a předmětové.
3) Matematická formulace druhého procesu, tj rekonstrukce hologramu, založeného na difrakci rekonstrukční vlny na hologramu.
4) Exaktní vysvětlení rozdílů mezi holografickým a klasickým fotografickým zobrazením.
5) Provedení klasifikace hologramů: plošné hologramy, objemové hologramy, Fourierovy hologramy atd.
6) Vysvětlení rozdílů mezi jednobarevnými a barevnými hologramy.
7) Experimentální demonstrace hologramů za účelem přímého pozorování všech podstatných atributů holografického zobrazení, tj. prostorového vnímání obrazu, možnost pozorování obrazu pod různými úhly, prostotorová paralaxa atd.
8) Vyložení funkce hologramu jako zobrazovacího prvku (otázky zvětšení obrazu, hloubky ostrosti obrazu, rozlišovací schopnosti atd.).
9) Vyložení principu holografické interferometrie a jejího využití v praxi
10) Vyložení principu holografické topografie a její aplikace v praxi.
11) Diskuse dalších aplikací v praxi: holografické paměti, zlepšování klasických fotografií pomocí holografického procesu, holografická televize, holografické kino atd.
12) Presentace některých typických příkladů využití holografie v komerční a průmyslové praxi.
Studenti absolvující přednášku získají znalosti umožňující jim po jistém praktickém zaškolení zabývat se holografií na standardní úrovni. Cílem je, aby byli schopni řešit běžné teoretické i experimentální problémy vyskytující se v praxi. Poznatky získané v této přednášce jim také umožní další speciální studium zajišťující jim stát se specialisty v tomto oboru.
Výstupy z učení
Student získá podrobné znalosti v oblasti teorie i aplikací holografie.
Osnova
  • 1) Úvod do problematiky.
  • 2) Princip holografie: vysvětlení záznamu na základě interference světla a vysvětlení rekonstrukce obrazu na základě difrakce světla.
  • 3) Základní vlastnosti holografického obrazu.
  • 4) Srovnání s klasickými fotografiemi.
  • 5) Klasifikace hologramů (hologramy reflexní a transmisní, Fresnelovy, Fourierovy a Fraunhoferovy).
  • 6) Konkrétní příklady plošných hologramů (Gaborův a Leith-Upatnieksův hologram).
  • 7) Zobrazovací vlastnosti plošných hologramů (rozlišovací schopnost, hloubka ostrosti, zvětšení, charakteristiky prostorovosti, aberace holografického obrazu).
  • 8) Konkrétní příklady objemových hologramů (Lippmanův-Braggův a Denisjukův hologram).
  • 9) Srovnání zobrazení pomocí plošného a objemového hologramu.
  • 10) Barevná holografie pomocí plošných a objemových hologramů.
  • 11) Význam koherence a polarizace světla pro holografické zobrazení.
  • 12) Experimentální aspekty holografie.
  • 13) Holografická interferometrie (metody jednoho a dvou hologramů).
  • 14) Interferometrie pohyblivých předmětů.
  • 15) Holografická topografie.
  • 16) Holografické mřížky.
  • 17) Restaurování prostorové informace (oprava klasických fotografií).
  • 18) Holografické paměti.
  • 19) Holografická mikroskopie.
  • 20) Holografická kinematografie a televize.
Literatura
  • MILER, Miroslav. Holografie. Praha: SNTL, 1974. 272 s. Populární přednášky o fyzice 22. info
  • COLLIER, Robert J., Christoph B. BURCKHARDT a Lawrence H. LIN. Optical Holography. New York: Academic Press, 1971. 688 s. info
Výukové metody
přednáška
Metody hodnocení
ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Výuka probíhá každý týden.
L.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2000, jaro 2002, jaro 2004, jaro 2006, jaro 2008, jaro 2010, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2014, jaro 2016, jaro 2018, jaro 2020.