Optische Holographie

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1 'I THIEMIG -TASCHENBÜCHER' BAND 61 Optische Holographie Theoretische und experimentelle Grundlagen und Anwendung Optical Holography Theoretical and experimental principles and application Von RNDr. MIROSLAV MILER 2. Auflage, neubearbeitet und ergänzt VERLAG KAHL THIEMIG. MÜNCHEN

2 HERAUSGEBER DER THIEMIG-TASCHENBÜCHER PROF. DR. DR. E. h. W. HANLE, GIESSEN PROF. DR. M. POLLERMANN, JÜLICH Titel der tschechischen Originalausgabe: Holografie (teorcticke a experimentalnf zaklady a jegji pouzitf), Aus dem Tschechischen übersetzt von RNDr. Karel Hab'ersberger Das Buch ist in Zusammenarbeit mit dem SNTL Verlag Technischer Literatur, Prag, CSSR, erschienen. (' i -- ISBN 3-52H6II4-0 Alle, Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus auf fotomechanischem Wege (Fotokopie, Mikrokopie) oder auf andere Art zu vervielfältigen RNDr. Miroslav Miler, CSc., Prag 1978 Verlag Karl Thiemig AG, München, Printed in Germany. '1 ~ 11 r,l );, 11 ~~ >,/'D.~ " ; I.\,. J ~ i~ ~.l \1 ~

3 INHALTSVERZEICHNIS 1. Grundlagen der Holographie Die optische Information und ihre Speicherung Die optische Abbildung Eigenschaften des Abbildungselementes Aufzeichnung des Bildes Das stereoskopische Sehen Die Integralfotografie Die physikalischen Grundlagen der Holographie und ihre historische Entwicklung Das Prinzip der Holographie Die zur Entdeckung der Holographie ftihrende Entwicklung Die Gaborsche holographische Methode Der Zeitraum zwischen der Entdeckung der Holographie und der Anwendung des Lasers Die moderne Holographie 26 Literatur. 30 j ~ 2. Die holographische Aufnahme und Rekonstruktion Das Interferenzfeld Die Lichtwellen Die Überlagerung von Wellen gleicher Richtung Das Interferenzfeld von zwei ebenen Wellen Das Interferenzfeld von zwei Kugelwellen Die Aufzeichnung des Interferenzfeldes Das Eindringen des Feldes in das Aufzeichnungsmedium Die Feldenergie und ihr Nachweis Die Amplituden- und Phasenaufzeichnung Die Volumen- und Flächenaufzeichnung Das Entstehen des dünnen Hologramms und die entsprechende Rekonstruktion Die holographische Aufnahme eines ebenen Gegenstandes (das Fresnelsche Hologramm) Rekonstruktion aus einem dünnen Hologramm. 69 V

4 Das Fraunhofersche Hologramm und das Winkelspektrum des Hologramms Die Fouriersehe und die linsenlose Fouriersehe holographische Aufnahme Die holographische Aufnahme bei klassischer Abbildung - das Bildfeldhologramm Rekonstruktion der Wellenfläche aus einem dicken Hologramm Beugung an einem dreidimensionalen Hologrammgitter Rekonstruktionsbedingungen an einem Hologrammgitter Besondere Fälle der Rekonstruktion Abhängigkeit von der Richtung und der Wellenlänge der Rekonstruktionswelle Der Wirkungsgrad des Hologramms Die Definition des Wirkungsgrades der Hologramme Der Wirkungsgrad eines ebenen Amplitudenhologramms Der Wirkungsgrad eines ebenen Phasenhologramms Der Wirkungsgrad von Volumen-Phasenhologrammen Der Wirkungsgrad von Volumen-Amplitudenhologrammen Literatur Die Eigenschaften von Flächenhologrammen Das Hologramm eines Punktes Das Entstehen des Hologrammes eines Punktes Die Rekonstruktion des Hologrammes eines Punktes Abbildung durch ein Flächenhologramm Die Abbildungsformel. Die Charakteristik des Bildes. Einige ausgewählte Fälle der hlographischen Ab Abbildung Geometrische Konstruktion in der holographischen Abbildung Die Eigenschaften des holographischen Bildes Die geometrische Bildvergrößerung VI

5 Die Schärfentiefe der Abbildung Die Raumcharakteristik des Bildes Das Auflösungsvermögen der Holographie Optische Aberrationen der holographischen Abbildung Aberrationen der dritten Ordnung Analyse der Aberrationen der holographischen Abbildung Literatur Das holographische Experiment Der stationäre Charakter des Interferenzfeldes Die technische Sicherung der Starrheit der holographischen Anordnung Das Anbringen der Hilfselemente der holographischen Experimente Die Kontrolle der Stabilität des Interferenzfeldes Holographische Methoden und deren optische Anordnung Die Gaborsche Methode und die Methode der Wellenflächenteilung Die Methode der Amplitudenteilung Die holographische Anordnung bei der Amplitudenteilungsmethode Spezielle und kompliziertere holographische Anordnungen Die Teilung des Laserbündels Allgemein über die Teilung der Amplitude Die dielektrische Schicht mit natürlichen Grenzflächen Die halbdurchlässige Platte Teilung mit einem Doppelbrechungskristall Die Bearbeitung der Lichtbündel' Das Gaußsehe Bündel Vergrößerung der Divergenz des Bündels Die Kollimation des Bündels Optische Filtration mit Brennpunkt-Lochblende Die Vorrichtung zur optischen Filtration Die Objektbeleuchtung. 187 VII

6 Inkohärente Streuung und Interferenzkörnigkeit Direkte und diffuse Beleuchtung Beseitigung der Interferenzkörnigkeit. 192 Literatur Lichtquellen und Aufnahmemedien für die Holographie Lichtquellen Die an Lichtquellen für die Holographie gestellten Anforderungen Klassische Lichtquellen Funktionsprinzip des Lasers Der Resonator und seine Eigenschaften Selektion der Schwingungsmoden Laser für holographische Zwecke Aufnahmemedien Die an die holographischen Aufnahmemedien gestellten Forderungen Die Transmissionskennlinie Die optischeübertragungsfunktion Fotografisches Material Photochrome Materialien Andere Aufnahmemedien Das Kopieren von Hologrammen.250 Literatur Anwendungen der Holographie. Die holographische Interferometrie Das Prinzip der holographischen Interferenz Die Methode der Doppelbelichtung Die Methode eines einzigen Hologramms Die Interferometrie von beweglichen Gegenständen. Die stroboskopische holographische Interferometrie Die holographische Topographie. Holographische optische Elemente Zonenplatten Holographische Gitter ~ VIII

7 ----~_.- -~~ _. _ Die holographische Korrektur optischer Aberrationen 6.3. Holographische Informationsbearbeitung Holographische Speichersysteme Verschlüsselung der räumlichen Information Holographische Subtraktionder Bildinformation Die räumliche Filtration Die Identifizierung von Bildern Die Restaurierung der räumlichen Information 6.4. Anwendung der Holographie in der Mikroskopie Die holographische Mikroskopie Die Holographie als mikroskopische Hilfstechnik Die Holographie in der mikroelektronischen Maskierungstechnik Andere Anwendungen der Holographie Holographie in Kinematographie und Fernsehen Die Synthese von Hologrammen mit Computern Die nicht-optische Holographie Literatur ' Sachverzeichnis 324 IX

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