Курсовая работа (т): Голограма як вид документа

У 1962 році співробітники Мічиганського університету Еммет Лейт і Юріс Упатнієкс застосували метод Дениса Габора для запису і відновлення хвильового фронту, використовуючи газовий гелій-неоновий лазер. Результат був приголомшливий: вони отримали перші чіткі об'ємні голограми високої якості

Тим самим Е. Лейт і Ю. Упатнієкс заклали базис для роботи сучасних голографічних студій. Але їх метод мав один істотний недолік: голограми, записані таким способом, відновлювалися тільки в когерентному світлі, що різко обмежувало сферу їх

Юрієм Денисюком, привели в 1962 р. до наукового відкриття. Застосований ученим спосіб зйомки дозволяв використовувати лазер тільки при запису голограми, а відновлювати голограму можна уже звичайними джерелами білого світла.

У цьому й полягала принципова відмінність методу Денисюка від способу запису голограми його американських колег. При цьому, використовуючи методи, аналогічні вживаним в кольоровій фотографії (проводячи зйомку лазерами трьох кольорів -- синім, зеленим і червоним), голографічні зображення можна було отримати кольоровими, що було недосяжно для усіх використовуваних раніше способів.

Юрій Денисюк не тільки теоретично обгрунтував, а й підтвердив на практиці узагальнюючі принципи, які лягли в основу подальшого розвитку всіх видів голографії і пояснили всі попередні роботи (Д. Габора, Е. Лейта, Ю. Упатнієкса та ін.) у цьому напрямку.

На самому початку «лазерної ери», в 1960-х роках, в Інституті фізики НАН України під керівництвом академіка НАН України Михайла Семеновича Бродіна та члена-кореспондента НАН України Марата Самуїловича Соскіна були розгорнуті дослідження в галузі квантової електроніки та голографії. Їх роботи призвели до формування в Україні сильної наукової школи лазерної оптики, яка отримала всесвітнє визнання і відзначена багатьма преміями. Серед них: Державна премія УРСР 1974 р. за створення лазерів з перестроюваною частотою, Державна премія СРСР 1982 р. за розробку фізичних основ динамічної голографії.

У 1970-х роках Інститут фізики НАН України (В. Б. Марков, С. Г. Одуль і А. Н. Тимошенко) у співпраці з Міністерством культури (І. Г. Явтушенко) та за підтримки ЮНЕСКО, почав виробництво високоякісних об'ємних художніх голограм за методом Юрія Денисюка. Уже більше 30 років голограми унікальних музейних реліквій України експонуються на численних міжнародних виставках, у тому числі -- за активної участі спеціалізованого підприємства «Голографія», у структурі якого функціонує відділ художньої голографії.

РОЗДІЛ 2. СУЧАСНИЙ ЕТАП ГОЛОГРАФІЧНОГО ДОКУМЕНТА

.1 Функціонування

Голографічний документ - це оптичний об'єкт, який змінює кольори по всьому райдужному спектру видимого діапазону світла. При зміні кута зору спостерігача, змінюється форма й видимі розміри зображень (анімація) об'єктів голограми, які стають об'ємними.

Однією з головних переваг голографічного документа є висока якість збереження записаної інформації. У той час як дефект на поверхні магнітного диска чи магнітної стрічки руйнує важливі дані, дефект у голографічному середовищу не приводить до втрати інформації, а викликає "потускніння" голограми.

Розсіяні об'єктом хвилі характеризуються амплітудою і фазою. Реєстрація амплітуди хвиль не становить труднощів; звичайна фотографічна плівка реєструє амплітуду, перетворюючи її значення у відповідне почорніння фотографічної емульсії. Фазові співвідношення стають доступними для реєстрації за допомогою інтерференції, що перетворює фазові співвідношення у відповідні амплітудні. Інтерференція виникає, коли в деякій області простору складаються кілька електромагнітних хвиль, частоти яких з дуже високим ступенем точності збігаються. Коли записують голограму, в певній області простору складають дві хвилі: одна з них йде безпосередньо від джерела (опорна хвиля), а інша відбивається від об'єкта запису (об'єктна хвиля). У цій же області розміщують фотопластинку (або інший реєструючий матеріал), в результаті на цій пластинці виникає складна картина смуг потемніння, які відповідають розподілу електромагнітної енергії (картині інтерференції) у цій області простору. Якщо тепер цю пластинку висвітлити хвилею, близької до опорної, то вона перетворює цю хвилю в хвилю, близьку до об'єктної. Таким чином, ми будемо бачити (з тим або іншим ступенем точності) таке ж світло, що відбивалося б від об'єкта запису.

У голографії використовується властивість когерентності лазерного променя: хвиляста поверхня (хвильовий фронт) деякого променя записується у формі ітерфераційних смуг на світлочутливий матеріал або фотопластинку, що називається голограмою. При зчитуванні голограми відновлюється вихідний хвильовий фронт. Іншими словами, лазерний промінь розщеплюється на два промені, один із яких проектується на об'єкт зйомки, і, відбите від цього об'єкта, світло потрапить на світлочутливий матеріал; другий промінь безпосередньо проектується на світлочутливий матеріал.

За допомогою цих двох променів записується інтерференційна картина. Коли на виготовлену голограму проектується лазерний промінь, то з'являється об'ємне зображення об'єкта зйомки. Цей процес називається відновленням.

Голограму можна виготовити й іншим способом, завдяки якому об'ємне зображення можна побачити і при звичайному світлі.

Оскільки голограма дозволяє записувати зображення аж до фазових складових світлового променя, то на ній можна зберігати трьохвимірну інформацію про об'єкт зйомки. В даний час ця технологія використовується в зчитувачах штрихового коду, звукознімачах для оптичних дисків і т. д., також її можна успішно використовувати для перетворення інформації в оптичних комп'ютерах.

Більшість розроблювальних і впроваджуваних способів голографічної реєстрації й обробки інформаційних масивів мають найчастіше вигляд друкованих документів. Голограма являє собою оптичний елемент, який формує зображення без допомоги зовнішньої оптики, що є її найважливішим перевагою. На одну голограму можна нанести до 150 зображень, причому ці зображення зовсім не заважають один одному при їхньому відтворенні.

Необхідно тільки дотримувати кут, під яким кожне зображення записувалося.

Голограма стійка від пошкоджень, псування її деякої частини не призводить до втрати всього зображення. Оскільки кожна крапка об'єкта записується практично на всій площі голограми, подряпини, пил, сторонні включення в емульсію викликають лише незначні погіршення зображення і зниження його яскравості. Не існує труднощі у фокусуванні, тому що голографується не сфальцьоване зображення, а хвильовий фронт об'єктного пучка. Не потрібні високоякісна оптика і високоточні системи для механічної комутації інформаційного носія.

.2 Особливості голографічного документа

Голографічні елементи застосовуються для захисту документів і товарів, які підлягають обов'язковому захисту від підробки, а також інших документів і товарів, голографічний захист яких запроваджується за ініціативою їх власників.

Голографічні захисні елементи можуть мати особливе індивідуальне маркування, вид якого визначається замовником виходячи з потреб та організації ведення обліку обігу документів чи товарів за ініціативою замовника та за погодженням з Мінфіном.

На бланки цінних паперів та документів суворої звітності, які підлягають обов'язковому захисту, голографічні захисні елементи наносяться спеціалізованими підприємствами-виробниками цих бланків у процесі їх виготовлення, якщо інше не передбачено загальними вимогами до забезпечення голографічного захисту носіїв інформації, документів і товарів.

На товари, які підлягають обов'язковому захисту, голографічні захисні елементи наносяться безпосередньо підприємствами-виробниками цих товарів або виробниками упаковки для цих товарів під час її виготовлення, якщо інше не передбачено загальними вимогами до забезпечення голографічного захисту носіїв інформації, документів і товарів.

На документи і товари, які не підлягають обов'язковому захисту, голографічні захисні елементи наносяться безпосередньо підприємствами-виробниками цих документів і товарів, виробниками упаковки або замовниками виготовлення голографічних захисних елементів.

Нанесення голографічних захисних елементів на документи і товари здійснюється залежно від типу та сфери їх застосування шляхом наклеювання, використання етикет-пістолетів, портативних пресів для тиснення, а також спеціалізованого обладнання для припресування за умови забезпечення відповідного рівня безпеки та обліку цих елементів.

Порядок нанесення голографічних захисних елементів, що використовуються для державних потреб та/або створені на замовлення державних органів, погоджується з СБУ.

РОЗДІЛ 3. ЗАСТОСУВАННЯ В ІНШИХ СФЕРАХ ДІЯЛЬНОСТІ

.1 Голографія в криміналістиці

голографія документ когерентний випромінювання

Голографія знайшла дуже широке застосування - у науці, техніці, культурі, військовій справі і в інших сферах життя і діяльності людини. Голографія застосовується для реєстрації і відтворення унікальних речей - історичних реліквій, творів мистецтва, голограмних портретів, голографічного кіно, голографічного телебачення.

В науці і техніці голографія застосовується для інтерферометрії. Особливість голографічної інтерферометрії полягає в тому, що хвильовий фронт, який досліджується, фіксується на голограмі. Допустимо, що зроблена голограма тіла. Після того, як з тілом відбулись деякі зміни (старіння, нагрівання, механічні дії тощо), воно ставиться на своє місце і порівнюється з голограмою. Якщо тіло (предмет) змінить свій стан, то хвильові фронти від предмета і його зображення, одержаного за допомогою голограми, будуть різними. Оскільки вони когерентні, то буде інтерференція, за характером якої можна зробити висновок про зміни в об'єкті.

Голографічні методи підходять для будь-яких хвильових полів, у тому числі й акустичних. Існує так звана акустична голографія, яка дає можливість одержати об'ємне зображення предмета за допомогою акустичних хвиль. Наприклад, якщо від джерела Д1 на об'єкт О направити ультразвукову хвилю, то відбита хвиля (предметна), складаючись з опорною, яка йде від іншого когерентного джерела (Д2), дасть інтерференцію, картину якої можна спостерігати на поверхні рідини. Цю картину можна відтворити у видимому діапазоні, якщо освітити поверхню за допомогою лазера.

Один з важливих аспектів криміналістичної діяльності фіксація ходу і результатів слідчих дій, обставин місць події, окремих криміналістичних об'єктів. Традиційно використовувані технічні методи фіксації дозволяє отримувати високоякісні чорно-білі та кольорові зображення. Вище розглянуті і спеціальні прийоми, за допомогою яких виявляються і відображаються особливості, невидимі в звичайних умовах. Однак реєструються будь-яким з розглянутих способів зображення відрізняються істотним недоліком відображена на них є плоскої копією вихідної тривимірної картини. Цей недолік значно знижує інформативність зображень і можливість аналізу зафіксованих даних.

Спроби отримати об'ємне зображення чисто фотографічними методами робилися з початку XX століття. Найбільш вдале вирішення цієї проблеми стало можливим із становленням голографії (від грец. Holos весь, повний і grapho пишу, креслю, малюю) методу реєстрації та відтворення хвильового поля, що створюється за допомогою лазера. Унікальні властивості лазерного випромінювання, яке здатне зберігати постійну частоту, фазу і поляризацію, висока надійність квантових генераторів, їх доступність, що випускаються цільове різноманітність типів стали важливими чинниками їх широкого застосування в криміналістиці, у тому числі для цілей голографіровання.

Голографічні методи використовуються в даний час як для фіксації, так й для дослідження криміналістичних об'єктів. Голографія досконаліше фотозйомки; вона дозволяє отримати більш повну інформацію про об'єкт, тому що являє собою процес реєстрації на світлочутливому шарі не тільки амплітудних (як у фотографії), але і фазових характеристик світлового потоку.

Відомо, що всі освітлені об'єкти поглинають, відбивають і розсіюють світло. Що формується, при цьому поле світлове містить повну інформацію про об'єкти, їх формі, взаємне розташування і навіть матеріал, з якого вони складаються. При огляді об'єкта саме на це реагує очей спостерігача. Отриману інформацію аналізує мозок, у результаті людина бачить. У кожному з напрямків переміщення зіниць спостерігача структура світлового поля, що формується об'єктом, дещо відрізняється від сусіднього. Тому зміна ракурсу огляду змінює взаємне положення об'єктів. Отже, для найбільш повної реєстрації потрібно фіксувати не зображення об'єкта, а що формується їм світлове поле. Навчившись реєструвати ту ниву, а потім відновлювати її, можна "побачити" образ об'єкта таким же, яким він був у момент фіксації.

Під час зйомки одночасно з вільний, відображеної об'єктом, на фотослой направляють допоміжну хвилю від того ж джерело світла лазера. Взаємодіючи, вони дають інтерференційну картину. Якщо на виявлену голограму спрямувати промінь лазера, то в просторі виникає об'ємне зображення зафіксованого об'єкта, що містить повну інформацію про нього. У спостерігача створюється враження, що він бачить реальний предмет. Тривимірне зображення обумовлюється дифракцією, тобто заходом променів в область тіні в результаті огинання предмета.

Активної середовищем газових лазерів, оптимальних для цілей голографії, служать чисті гази, їхньої суміші, а також суміші газу та парів металу. У криміналістичній практиці найбільш вживані гелій-неонові, аргонові, азотні квантові генератори. Працюють вони як в імпульсному, так і в безперервному режимі, випромінюючи світло в діапазоні інфрачервоної від ультрафіолетової до зони спектра.

В останні роки голографія стала широко відомою тому, що дає змогу отримувати ефектні об'ємні кольорові зображення різноманітних об'єктів, зокрема криміналістично значимих. Дійсно, якщо записати і відтворити з усіма подробицями поле випромінювання, розсіяне об'єктом, то оці дуже важко відрізнити відновлене поле від реального об'єкта. Виникає ілюзія присутності відбитого об'єкта перед спостерігачем. Більш того, голограма здатна відтворювати понад мільйон відтінків яскравості, в той час як для звичайного фотографії цей показник не перевищує сотні.

Суть голографіровання складається в реєстрації інтерференційної картини двох променів, що висвітлюють об'єкт: опорного і об'єктного. Для одержання голограми промінь лазера ділять на два, причому опорний направляють безпосередньо на фотослой, а іншим висвітлюють об'єкт. Відбитий від об'єкта світло теж потрапляє на платівку. Утвориться, у її поверхні живопис інтерференції світлових хвиль (опорної та об'єктної) реєструється світлочутливим шаром. Таким чином, при голографірованіі відбувається взаємодія двох хвиль, а що виникає при цьому інтерференційна картина періодична структура темних і світлих смуг і плям містить повну інформацію про відображена об'єкті. Саме ця картина і реєструється на матеріалі світлочутливому.

Голограма точно відтворює поле об'єктної хвилі, але при строго певних умовах. Це дозволяє на одну реєстраційну середу записати послідовно, а потім відтворити кілька різних інтерференційних картин. Число голограм визначається властивостями реєструючої середовища та схемою голографірованія. Голограма відбиває світло так само, як реальний об'єкт, а виникає світлове поле в точності відповідає об'єктному. Голограма це не зображення об'єкта, а зареєстроване розподіл інтерференційної картини об'єктного і опорного хвильових полів; звідси для голографічного методу не існує понять "негатив і позитив".

Під час запису голограми кожна крапка об'єкта розсіює випромінювання на практично всю поверхню реєструючої середовища. Тому в будь-якій точці голограми міститься інформація про все об'єкті. З цього випливає кілька особливостей голографічного процесу. По-перше, будь-яку ділянку голограми здатний відтворювати образ усього об'єкта. Зменшення розміру голограми приводить лише до деякого погіршення зображення якості. По-друге, окремі дефекти голограми (тріщини і подряпини на емульсії), на відміну від фотонегативів, практично не позначаються на якості відновлюваного образу об'єкта.