Holographie

Die Holographie ist durch ihre Entwicklungen und durch ihre Anwen dungen einer der wiehtigsten Zweige der modernen Optik geworden. Mit ihrer Hilfe konnen einfache und zugleieh elegante Experimente durch gefUhrt werden, die groBe Moglichkeiten eroffnen. Die Rekonstruktion von dreidimensionalen und von farbigen Bildern, die einen vollkomme nen raumlichen Eindruck vermitteln, ist sieher eine der eindrucksvollsten Errungenschaften der Holographie, aber man sollte dariiber nicht die bemerkenswerten Resultate vergessen, die auf zahlreichen anderen Gebieten erzielt wurden, besonders in der Interferometrie, wo sie es erlaubt, Wellen, die zu verschiedenen Zeiten aufgezeiehnet wurden, miteinander interferieren zu lassen. W ohlgemerkt, die grundlegenden Prinzipien sind hier nicht in Frage gestellt, da bei jeder Aufnahme die photographische Schicht das Licht empfangt, das das Objekt durch drungen hat, nebst einem koharenten Untergrund. Nach der Entwicklung ist die von dem Negativ durchgelassene Amplitude proportional zur urspriinglichen Beleuchtung, die das Produkt der Amplitude, die das Objekt durchsetzt hat, mit der Amplitude des koharenten Untergrundes in Erscheinung treten taBt. Wenn man mehrere Aufnahmen mit dem gleiehen koharenten Untergrund und der gleichen Belichtungsdauer macht, kann das Negativ eine durchgelassene Amplitude ergeben, die der Summe der den einzelnen Aufnahmen entsprechenden Amplituden gleich· ist. Wenn das Negativ beleuchtet wird, ist es moglich, diese einzelnen Amplituden, obwohl sie zu verschiedenen Zeiten aufgezeichnet wurden, miteinander interferieren zu lassen. Die Moglichkeit, zum ersten Male beliebige streuende Objekte durch Interferometrie zu untersuchen, stellt vielleicht eine der interessantesten Moglichkeiten der Holographie dar.

1 Grundlagen.- 1.1. Die Amplituden- und Phasenänderungen einer Lichtwelle.- 1.2. Kann man die Phasenunterschiede eines transparenten Objektes sichtbar machen?.- 1.3. Räumliche Kohärenz.- 1.4. Zeitliche Kohärenz.- 1.5. Die Kohärenz im Falle der Laser.- 1.6. Beugung im Unendlichen und in endlicher Entfernung.- 1.7. Beugung durch ein Amplitudengitter.- 1.8. Beugung an einem Phasengitter.- 1.9. Beugung durch ein Sinusgitter.- 1.10. Photographie eines Sinus-Amplitudengitters.- 1.11. "Gebleichte" Photographien.- 1.12. Beugung an einem zirkulären Gitter. Photographie eines zirkulären Gitters.- 1.13. Filterung von räumlichen Frequenzen.- 1.14. Die Photographie eines Phänomens stehender Wellen.- 2 Das Prinzip und die Anwendungen der Holographie.- 2.1. Historischer Rückblick.- 2.2. Rekonstruktion des Bildes eines leuchtenden Punktes.- 2.3. Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes eines beliebigen Objektes. Fresnel-Hologramm.- 2.4 Der Einfluß des Auflösungsvermögens der photographischen Emulsion auf die Aufnahme eines Hologramms.- 2.5. Kohärenzlänge der von der verwendeten Lichtquelle ausgestrahlten Lichtwellen.- 2.6. Kohärenter Untergrund, der von einer sphärischen Welle hervorgerufen wird.- 2.7. Zuordnung zwischen den Objektpunkten und dem Hologramm.- 2.8. Geometrische Optik der Hologramme.- 2.9. Aberrationen der Hologramme.- 2.10. Fourier-Hologramme.- 2.11. Holographie für den Fall, daß die verschiedenen Objektpunkte inkohärent sind.- 2.12. Der Einfluß der Dicke der photographischen Schicht.- 2.13. Farbige Holographie.- 2.14. Phasen-Hologramme.- 2.15. Anwendung der Holographie für die Interferometrie.- 2.16. Interferometrie mit einem streuenden Schirm.- 2.17. Interferometrie streuender Objekte.- 2.18. Holographie von Objekten in Bewegung.- 2.19. Hologramme, die durch ein die Phase beeinflussendes Medium aufgenommen wurden.- 2.20. Fourier-Hologramme und optisches Filtern.- 2.21. Anwendung der Holographie auf die Mikroskopie.- 2.22. Akustische Holographie.- 2.23. Die holographische Auswertung von kohärenten Radarbeobachtungen.- 3 Bildentstehung in der Holographie.- 3.1. Aufnahme der Phase und Amplitude, die von einer Punktlichtquelle ausgehen.- 3.2. Rekonstruktion des Bildes der Punktlichtquelle.- 3.3. Der Fall eines beliebigen Objektes.- 3.4. Bemerkungen zur Untersuchung der aus Hologrammen stammenden Bilder.- 3.5. Die Geometrie der Aufnahme der Hologramme und der Rekonstruktion der Bilder.- 3.6. Interferometrie mit Hilfe der Holographie.- 3.7. Interferometrie mit Hilfe der Holographie bei Verwendung von Mattscheiben.- 3.8. Interferometrie mit Hilfe der Holographie und Streuschirmen hoher Durchlässigkeit.- 3.9. Einige Versuche mit der Holographie von Gabor.- 3.10. Holographie bewegter Objekte.- 3.11. Die Zonenplatte in der Holographie.- 4 Holographie mit dem Computer.- 4.1. Einleitung.- 4.2. Binäre Hologramme des Fourier-Typs.- 4.3. Hologramme in mehreren Graustufen. Kinoforme.- 5 Optisches Filtern und Formenerkennung.- 5.1. Die Fresnel-Kirchhoffsche Gleichung.- 5.2. Die Phasenverschiebung einer Welle beim Durchgang durch eine dünne Linse.- 5.3. Die Amplitude in der Brennebene einer Linse, wenn sich ein beugendes Objekt an der Linse befindet.- 5.4. Das beugende Objekt befindet sich in der Entfernung d von der Linse.- 5.5. Optisches Filtern in kohärenter Beleuchtung.- 5.6. Das dem Signal angepaßte Filter.- 5.7. Filterung eines Objekts, wenn das Filter die Fouriertransformierte eines gegebenen Signals ist (angepaßtes Filter).- 5.8. Das Prinzip der Formenerkennung durch Autokorrelation.- Bibliographie.