up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله تمام نگاري PDF
QR code - تمام نگاري

تمام نگاري

نگاه اجمالي
واژه holography ريشه يوناني دارد و در اصل به معني تصوير سراسري است، که معادل فارسي آن را تمام نگاري گفته‌اند که نتيجه عمل تمام نگاشتها است. تمام نگاشتها انواع بسيار متفاوتي دارند، ولي جملگي در يک ويژگي شاخص مشترکند و آن اين است، تصويرهاي واقعي سه بعدي اجسام اصلي را باز آفريني مي‌کنند.
تاريخچه
مبحث تمام نگاري در سال 1947 با ابتکار عمل ديش گابور کشف شد. وي در سال 1971 جايزه نوبل در فزيک را دريافت کرد. در اوايل دهه 1960 امت لايث (Emet - Lais) و جوريس پويا تنيکس ( Joris -yopatniks) از ايلات متحده آمريکا و جود نيس يوک (u - penis - yok) از روسيه بطور مستقل از يکديگر روشهاي ديگر را براي بهره گيري از نور ليزر در ساختن تمام نگاشتها کشف کردند.
تمام نگاشت چيست؟
دو يا چند باريکه نور که از چشمه ليزر يکساني سرچشمه مي‌گيرند، تنشهايي تداخلي مي‌سازند و تمام نگاشت محيطي حساس نسبت به نور ( قبل امولسيون عکاسي) است که اين نقش را روي خودش ثبت مي‌کنند. در طرح متداول ساخت تمام نگاشت، باريکه‌اي ليزري با استفاده از آينه نيم بازتابنده به دو باريکه تقسيم مي‌شود. يکي از باريکه‌ها پس از گستره شدن بوسيله عدسي يا آينه خميده ، يه سمت لايه امولسيون که روي يک سطح شيشه‌اي قرار دارد تابانده مي‌شود. اين باريکه مربع را (R) مي‌گويند.
بقيه نور گسترده مي‌شود تا به جسم سه بعدي که مي‌خواهيم تصوير آنرا تشکيل دهيم، تابانده شود. نوري را که از جسم پراکنده مي‌شود به سمت صفحه عکاسي مي‌رود، باريکه جسم (O) مي‌گويند. نظر به اينکه تمام پرتوهاي نور از يک چشمه ليزر مي‌آيند، دو باريکه نسبت به هم همدوس هستند و نقشهاي تداخلي مشخصي را بوجود مي‌آورند.
نحوه ايجاد تمام نگاشت
براي درک بهتر اين فرآيند ، ابتدا ساده‌ترين جسم يعني يک نقطه در فضا در نظر بگيريد که در فاصله زيادي از صفحه عکاسي قرار گرفته‌اند و تحت زاويه 90ْ نسبت به يکديگر باهم تداخل مي‌کنند. نقش تداخلي ايجاد شده ، دقيقا همانند نقش تداخلي حاصل از دو شکاف يانگ براي حالتي است که فاصله بين فريزها بسيار زياد باشد. تمام نگاشتي که تحت تابش قرار گرفته و ظاهر شده است، توري پراشي است با d = λ (برابر با طول موج) که در آن d فاصله بين فريزها و λ طول موج نور است.
نور ليزر که از نقطه R مي‌آيد تمام نگاشت را روشن مي‌کند. نور پراشيده بنابر معادله mλ = d SinΘ به ازاي زاويه Θ = 90ْ بدست مي‌دهد. پراش مرتبه‌هاي بالاتر ممکن نيست به اين ترتيب تمام نور پراشيده شده تصوير مجازي از O بوجود مي‌آورد. اگر پرتوها به سمت عقب و بسوي R جهت داده شوند (′R .(O نيز بسوي عقب بازسازي مي‌شود، اگر پرده‌اي حل ′O قرار گيرد، تصوير حقيقي جسم را نشان خواهد داد.
تمام نگاشت تراگسيلي
اگر بجاي نقطه O يک جسم سه بعدي که با نور ليزر روشن شده است قرار دهيم، باريکه جسم O در اين حالت از مجموعه وسيعي از چشمه‌هاي نقطه‌اي تشکيل مي‌شود که نشان دهنده نقاط پراکندگي جسم است. اکنون آنچه روي صفحه عکاسي ثبت مي‌شود، برهمنهي از توريهاي پراش خواهد بود. در صورتي که اين صفحه را به کمک R يا ′R روشن کنيم به ترتيب ، تصوير مجازي يا حقيقي از جسم را مي‌توان مشاهده کرد. حاصل ثبت تصوير به روش بالا را تمام نگاشت تراگسيلي مي‌نامند.
اين تمام نگاشت داراي اين خاصيت که هر قسمت کوچکي از آن مي‌تواند تصوير کامل جسم را بازسازي کنند. اين موضوع را مي‌توان با تشخيص اين نکته که هر مساحت کوچکي از تمام نگاشت خود تمام نگاشت کوچکتري است درک کرد.
ساخت تمام نگاشتهاي ساده
* نور ليزر هليوم - نئوني با توان 1 تا 5 ميلي وات به کمک آينه کاري ، که سطح جلوي آن نقره اندود شده پخش مي‌شود. قسمتي از نور مستقيما به صفحه عکاسي مي‌رسد باريکه مرجع را تشکيل مي‌دهد. که در اينجا R همان کانون آينه است. قسمت ديگري از نور ، جسم مورد نظر را روشن مي‌کند و پس از پراکندگي از آن به صفحه عکاسي مي‌رسد و باريکه جسم را تشکيل مي‌دهد. صفحه عکاسي و جسم را روي صفحه فولادي قرار داده که خود آن روي تيوب لاستيک باد شده‌اي مستقر شده است تا ارتعاشات مکانيکي را از زير جذب کند.
تمام اجزاي اين آزمايش ، به کمک آهنربا يا بوسيله چسب سر جاي خود ثابت نگه داشته مي‌شوند. اين کار ضروري است زيرا در خلال نور دهي که ممکن است چندين ثانيه طول بکشد، هر حرکت نسبي جسم و صفحه عکاسي سبب محو شدن آن نقشهاي تداخلي ميکروسکوپيکي که در حال ثبت شدن است مي‌شود و کار بي‌نتيجه مي‌ماند. در حالت کلي براي روشن کردن صفحه‌هاي بزرگ به صورتي هنرمندانه يا مقيدتر ، به تجهيزات نوري بسيار مفصلتري نياز است.
* با بهره گيري از ليزر ياقوتي ، که مي‌تواند بيش از 1 ژول انرژي نوري را در زماني کوتاهتر از 20 نانو ثانيه گسيل دارد. مي‌توان تمام نگاشتي از توده‌اي از اجسام متحرک مانند اشخاص زنده ، را تهيه کرد. زمان نور دهي بسيار کوتاه ، امکام ثبت نقشهاي تداخلي را بدون محو شدگي بدست مي‌آورد. واضح است که در اين موارد ، اقدامات احتياطي لازم جهت محافظت از چشم اشخاص بايد صورت بگيرد. توجه کنيد که در اينجا جسم در تماس با صفحه عکاسي و در طرف مقابل نور مرجع R قرار دارد.
نظر به اينکه تمام نگاشت ، تمام نگاشت حجمي است، فاصله ميان صفحات براگ منجر به تعيين طول موج بازسازي شده مي‌شود. اگر از انبساط و انقباض امولسيون در مراحل عملياتي جلوگيري کنيم، تصوير بازسازي به کمک نور سفيد ، به رنگ نور ليزري خواهد بود که هنگام ثبت مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از امولسيوني که نسبت به طول موجهاي سرخ ، سبز و آبي حساس شده باشد مي‌توان به تصاوير تمام رنگي است را که بطور شگفت آوري واقعي هستند.
انواع تمام نگاشت
گونه‌هاي ترکيبي فراواني از تمام نگاشتهاي تراگسلي بازتابي وجود دارد. متداولترين نوع تمام نگاشت آنهايي هستند که براي مقاصد امنيتي ، مانند مورد کاستهاي اعتباري ، بکار گرفته مي‌شوند. اينگونه تمام نگشاتها در واقع نگاشتهاي تراگسيلي هستند که روي سطحي بازتابان برجسته کاري شده‌اند و معمولا در اين نوع تمام نگاشتها از اختلاف نظر قائم صرف نظر مي‌شود.
* نوع ديگري از تمام نگاشتهاي رايج ، تمام نگاشت انتگرالي است. اين نوع تمام نگاشت با استفاده ا از ترکيب تعدادي تصويرهاي دو بعدي (مانند عکس ، تصويرهاي گرافيکي رايانه‌اي) بطور مصنوعي ساخته مي‌شود.
کاربردها
علاوه بر موارد استفاده آشکار تمام نگاري در هنر و توليد تصوير در کنار استفاده فرعي آن در امور امنيتي ، سه زمينه اصلي کاربرد آن به شرح زير است:
ذخيره اطلاعات
وقتي ′R به سوي 1mm2 از تمام نگاشت تراگسيلي تابانده شود. تصوير حاوي هشت مگابيت اطلاعات با سرعت نور روي پرده تصوير (صفحه عکاسي) پديد مي‌آيد. در فاصله 30 سانتيمتري بين تمام نگاشت و پرده تصوير ، اين مقدار اطلاعات در حکم تخليه يک مگا بايت اطالاعات در هر نانو ثانيه است! به لحاظ نظري ، هر مکعبي به حجم λ3 مي‌تواند مقدار يک اطلاعات تمام نگاشتي را در خود ذخيره کند.
به اين ترتيب ، تمام نگاشتي با حجم 1Cm3 مي‌تواند مقدار يک ترابايت (1012 بايت) اطلاعات در خود ذخيره کند که بدون استفاده از سيم در فضا قابل انتقال است (اتصال در فضاي تهي)، اين توانايي امروزه در آزمايشگاه به نمايش گذاشته مي‌شود. با بهره‌گيري از بلورهاي مصنوعي خارق العاده ، اين سيستم حافظه تمام نگاشتي مي‌تواند بخواند و بنويسد. به اين ترتيب ، تمام نگاشتها در رايانه‌هاي اپتيکي که در آينده نزديک وارد عرصه فعاليت مي‌شوند، نقش پيشگامانه بر عهده خواهند داشت.
عناصر اپتيکي تمام نگاشتي (HOE)
تمام نگاشتها را مي‌توان چنان ساخت که مانند عدسي و يا اينکه عمل کنند. به علاوه اپتيک تمام نگاشتي را مي‌توان بوسيله رايانه چنان طراحي کرد که انجام عملياتي که در اپتيک استاندارد غير ممکن است امکان پذير شود. در حال حاضر تراشه‌هاي الکترواپتيکي که در آنها الکترونيک با ليزرهاي ميکروسکوبيکي و تارهاي نوري و تمام نگاري طراحي شده با رايانه ترکيب شده است، فعالانه مورد مطالعه هستند.
توانمندي ذاتي اپتيک در پردازش موازي ، براي برطرف کردن مشکل تراکم ورودي - خروجي که هم اکنون در رايانه‌هاي الکترونيکي وجود دارد، کمک خواهد کرد. علاوه بر رايانه عناصر اپتيکي تمام نگاشتي بطور موفقيت آميزي در روبش ، صفحه نمايش سر بالا (پنجره شفافي که از طريق آن يک راننده مي‌تواند همينطور که سرش بالاست و به جلو نگاه مي‌کند اطلاعات مورد نيازش را بخواند و در ابزارهاي گوناگون پزشکي مورد استفاده قرار گرفته است.)
تداخل سنجي
درست به همان ترتيبي که آلبرت مايکسون با بهره گيري از تداخل سنجي قادر بود طول متر را با بيشترين دقت تعيين کند، تداخل سنجي تمام نگاشتي (تمام سنجي) را نيز مي‌توان براي اندازه گيري سه بعدي با دقت بسيار زياد مورد استفاده قرار داد. اين به اين صورت امکان پذير است که از تمام نگاشت نگاه کنيم و بطور همزمان تصوير مجازي ذخيره شده و جسم حقيقي را مشاده کنيم. تصوير مجازي ، در زمان حقيقي با نور پراکنده شده از جسم حقيقي تداخل مي‌کند و اختلاف دما را به کمک فريزهاي زنده نشان مي‌دهد.

● آناتومي: زونگاريپتروس، پتروزاري بود که بالهاي عريض چرمي به عرض ۱۰فوت(۳متر)داشت. اين جانور، تاج استخواني غيرعادي اي داشت که در امتداد پوزه اش قرار مي ...

انگشت نگاري DNA يا (DNA finger prining) ، روشي است براي تعيين هويت که مي تواند قويتر از هر روش تعيين هويت ديگر باشد. اين روش بر اساس روشهاي فن آوري DN ...

خود بيمارانگاري يا هيپوکند ريا، در اصطلاح روان شناسي و روان پزشکي به شخصي اطلاق مي شود که باوجود برخورداري از سلامت بدني اما خود را بيمار مي داند و هم ...

فرض كنيد كه در يك زندان به علت مظنون بودنتان به يك جرم يا تبهكاري محبوس شده ايد و هيچگونه مدركي دال بر بي گناهي شما وجود ندارد، روزهاي سرد وسياه حبس ت ...

زمين لرزه عبارت از لرزشهاي قابل اندازه گيري سطح زمين است که توسط امواج حاصل از رها شدن ناگهاني انرژي در درون زمين بوجود مي‌آيد. آثار سطحي زمين لرزه مم ...

● درباره ارکيده ها ارکيده گل غايت ها است؛ به غايت زيبا، به غايت هوسناک، به غايت نامتعارف و به غايت گرانبها. ارکيده اين استاد تمام و کمال فريفتن حشرات ...

فيزيک علم شناختن قانون هي عمومي و کلي حاکم بر رفتار ماده و انرژي است. کوشش هي پيگير فيزيکدانان در اين راه سبب کشف بسياري از قانون هي اساسي، بيان نظريه ...

1- مقدمه: رمزنگاري از دير بازبه عنوان يك ضرورت براي حفاظت ازاطلاعات خصوصي در مقابل دسترسي - هاي غير مجاز درتجارت و سياست و مسايل نظامي وجود داشته است ...

دانلود نسخه PDF - تمام نگاري