Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир

Следует добавить пару слов ещё об одном ключевом волновом явлении при распространении света – дифракции. Это явление заключается в том, что у света, встречающего препятствия на своём пути, происходят соответствующие отклонения от прямолинейности распространения. Так происходит потому, что точки на краях препятствий становятся источниками вторичных волн, которые интерферируют с волнами, прошедшими рядом с краями. А об интерференции мы уже сказали выше.

Явление голографии является поразительной иллюстрацией работы Навигатора ( 3.4). Как и другие вышеназванные парадоксы – например, с просветлением оптики ( 3.5) – голография не имеет разумного объяснения ни на основе концепции световых волн, ни, тем более, на основе концепции фотонов. Напротив, на основе модели волн расчётных вероятностей ( 3.4) голография находит естественное объяснение.

Рассмотрим случай классической голографии, когда для записи голограммы используется прозрачная пластинка с тонким фото-слоем. Источник света для записи голограммы должен обеспечивать достаточно высокую когерентность – для получения качественной интерференционной картинки – поэтому здесь обычно используются лазерные источники света. На стадии записи голограммы, расширенный пучок света расщепляется делительной пластинкой Д (см. Рис.3.6.1 ) на два. Один из них направляется на фотопластинку Ф прямо (т.н. опорный пучок), а второй (т.н. предметный пучок) освещает объект О так, чтобы на фотопластинку попадал свет, рассеянный на объекте О . На фотопластинке получается картинка интерференции опорного и предметного пучков – это и есть голограмма. Для понимания того, как она воспроизводит образ объекта, следует понимать, по какому принципу оказались выбраны те места на фотопластинке, в которых фотографические зёрнышки сработали и создали т.н. точки почернения.

Рис.3.6.1

Как мы излагали выше ( 3.5), каждому кванту света прокладывает путь отдельный канал Навигатора. При этом обрабатываются все имеющиеся варианты движения волн расчётных вероятностей ( 3.4) – отчего создаётся иллюзия вариантов путей, по которым может лететь квант, чтобы попасть на фотопластинку. На наш взгляд, «варианты путей» имеются лишь для волн расчётных вероятностей, а квант отнюдь не «летит»: по завершении расчётов в своём канале Навигатора, квант почти-мгновенно ( 3.3) перебрасывается в ту точку на фотопластинке, для которой расчётная вероятность переброса оказалась максимальной. Для каждого кванта такая точка на фотопластинке – своя; но положения этих точек для множества квантов определяются одним и тем же принципом. Этот принцип очень прост, если иметь в виду, что продольный профиль волны расчётных вероятностей представляет собой последовательность узких пиков ( 3.4), следующих друг за другом с интервалами в одну длину волны. Так вот: точки максимально вероятного попадания кванта – это те точки на фотопластинке, в которых волны расчётных вероятностей (опорного и предметного пучков) схлёстываются своими пиками. Ещё раз подчеркнём: каждому кванту соответствует множество точек на фотопластинке, где волны расчётных вероятностей схлёстываются своими пиками, но попадает квант только в одну из таких точек, и только в ней происходит результирующее срабатывание фотографического зёрнышка. При достаточной величине экспозиции, даже в элементарном случае точечного объекта, на фотопластинке получится система точек почернения – интерференционная картинка. В случае объекта более сложного, чем точечный, каждой его точке, от которой рассеянный свет попадает на фотопластинку, будет соответствовать своя система точек почернения, т.е. своя интерференционная картинка на результирующей голограмме.

В этой процедуре записи голограммы не происходит, казалось бы, ничего удивительного. Но далее, на стадии воспроизведения, происходит настоящее чудо – если подходить к происходящему в рамках традиционных представлений о свете. Голограмму освещают только одним пучком света – опорным, повторяя геометрию его падения на стадии записи ( Рис.3.6.2 ). Этот свет, падающий на голограмму, дифрагирует на её точках почернения, каждая из которых оказывается в роли «источника вторичных волн». В результате свет, прошедший сквозь голограмму, формирует мнимое изображение объекта – которое, при хорошем качестве голограммы, визуально неотличимо от оригинала. Сказать, что изображение объекта получается объёмное – это почти ничего не сказать. Дело в том, что при изменении, в некоторых пределах, угла зрения, объект предстаёт в соответственно изменяющихся ракурсах, т.е. наблюдатель может «заглянуть за край» изображения!