ホログラフィ干渉法の概説
以前の記事でOptical Holographyについてごく簡単に解説しました。
ポイントは、光波の記録と再生ができるということでした。ホログラムに記録できる波面は一つだけではないのですが、ホログラムの撮影つまり露光をどうするかで色々なホログラフィ干渉法の手法が分かれます。一番簡単なものが、二重露光法です。
- 一回目の露光
- 物体の変化 つまり光路長の変化（物理的な距離の変化や屈折率の変化）
- 二回目の露光
というステップを踏むと、これを現像定着してできたホログラムからは二つの波面が同時に再生されますから、その二つの波面間の干渉が干渉縞として観察できます。この縞の次数を解析すれば、光路長変化が求められ、そこから距離の変化（要するに物体の変位）あるいは屈折率の変化が求められます。しかも波長のオーダーで。ごちゃごちゃ言わずに具体例を挙げましょう。再生像を観察した動画です。対象物体は、昔風のティーポット（ほうろう製）です。まずは一回だけの露光。
観察点を移動させると、それに対応して対象物体もあたかも窓から覗き込んでいるかのように立体的に見えるのがおわかりでしょうか？この状態を”静止像”といいます。露光間で、ポットの一点を加熱させ、熱膨張を起こさせた後で露光したのが、
画質があまり良くなく、見にくいですが変形の結果生じた干渉縞が物体表面に乗っているのがおわかりでしょうか？次に露光中に物体が振動していた場合は、振動振幅に応じた強度変化が発生します。その例が、
対象はウクレレですが、この状態は静止像です。ボディーに付けた加振子を振動させて、数秒の露光時間中に振動させると、”時間平均像”を記録出来ます。
一番低次の振動モードで振動していることがわかります。
梁の振動モードですが、二次モードで、振幅が変化した場合。
高次の振動モードの際の、振幅変化。
この時の振幅分布。加振周波数は1300Hzでした。振幅と光強度の関係は、第一種0次のベッセル関数の自乗で表現できます。この関数を時間平均法の特性関数といいます。長くなりそうなので、その他の振動計測への応用事例は、別記事で。
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