В 1947 г. Д. Габор предложил использовать когерентный свет для получения изображения объекта совершенно новым способом. Новая техника, получившая название голографии, коренным, образом отличается от фотографии. Голография становится возможной только лишь благодаря особенностям стимулированного излучения, отличающим его от обычного света.

Еще раз подчеркнем, что при лазерном излучении почти все фотоны совпадают по всем своим признакам — частоте, фазе, поляризации и направлению распространения. Лазерный луч размывается в ничтожной степени, т. е. можно получить чрезвычайно тонкий луч на больших расстояниях от источника, лазерному лучу свойственна очень большая когерентная длина (длина цуга волн). Благодаря последнему обстоятельству (оно-то и важно для голографии) возможна интерференция расщепленных лучей с большой разностью хода.

Верхняя часть рис. 2.9 поясняет технику получения голограммы.

Наблюдаемый объект освещается широким несильным (чтобы не повредить объект) лазерным лучом. Один и тот же луч рассеивается объектом и отражается зеркалом, которое создает так называемую опорную волну. Две волны накладываются. Происходит интерференция, картина которой фиксируется фотопластинкой.

Взгляните на рис. 2.10.

Сверху показан объект, а под ним — его «изображение». Мы не оговорились: эта сложная комбинация темных и светлых колец, называемая голограммой, действительно является изображением объекта, но только изображением скрытым. Голограмма содержит полную информацию об объекте, точнее — полные сведения об электромагнитной волне, рассеянной шахматными фигурками. Фотография не содержит таких всеобъемлющих сведений. Лучший фотоснимок точно передает все сведения об интенсивности рассеянных лучей. Но ведь волна, рассеянная любой точкой объекта, полностью характеризуется не только своей интенсивностью (амплитудой), но и фазой. Голограмма — это интерференционная картина, и каждая светлая или темная линия говорит нам не только об интенсивности, но и о фазе лучей, пришедших от объекта в соответствующие места фотопластинки.

Как и любую фотопластинку, голограмму проявляют, закрепляют и хранят сколько угодно времени. Когда нам захочется полюбоваться на снятый объект, мы облучим, как это показано на нижней части рис. 2.9, голограмму светом того же лазера, восстановив геометрическое расположение, имевшее место при съемке: луч лазера направим так, как шел луч, отраженный от зеркала. Тогда там, где находился объект, возникнет изображение предмета, в идеале тождественное той картине, которую видел глаз.

Теории получения голограммы мы не можем касаться. Основная идея состоит в том, что при освещении голограммы возникают рассеянные волны, обладающие теми же амплитудами и фазами, которые создали эту голограмму. Эти волны складываются в волновой фронт, тождественный тому волновому фронту, который создал голограмму. Происходит своеобразная реконструкция волны при освещении голограммы в тех же условиях, в которых освещался объект. Благодаря этому создается изображение объекта.

Исследования в области голографии продолжаются. Сейчас имеется возможность получать цветные изображения. Возможно улучшить результаты, снимая несколько голограмм с разных позиций. Наконец (и это, пожалуй, самое важное), оказывается, что можно рассматривать голограммы, не прибегая к лазеру.

Имеются книги, трактующие предмет голографии в деталях. Голография заслуживает внимания по той причине, что является очень емким способом хранения трехмерной информации об объекте. Последнее слово в этой области еще не сказано, и будущее покажет в какой мере, голография войдет в быт и в технику.

К рентгеновским лучам относят излучение, занимающее участок электромагнитного спектра примерно от нескольких десятков до сотых долей нанометра. Еще более жесткие, т. е. более коротковолновые лучи называются гамма-лучами.

Как мы уже говорили, названия участков электромагнитного спектра довольно условны. Тот или иной термин используют, руководствуясь не столько величиной длины волны, сколько характером источника излучения. Чаще всего термин «рентгеновские лучи» используют для излучения, возникающего при встрече потока, электронов с препятствием.

Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) открыл этот вид излучения 8 ноября 1895 г. В эти годы многие физики мира исследовали потоки электронов, возникающие в откачанных стеклянных трубках (некоторые из этих трубок были изображены на рис. 2.6 в. 3-й книге). В сосуд впаивались два электрода. К ним подводилось высокое напряжение. То, что от катода такой трубки распространяются какие-то лучи, подозревалось, довольно давно. Еще в самом начале XIX века различные исследователи наблюдали вспышки внутри трубки, свечение стекла. Опытами Вильгельма Гитторфа (1844–1914) и Уильяма Крукса (1832–1919) вполне отчетливо было доказано, что речь идет о лучах. Все учебники обошла фотография трубки Крукса с крестом, которую он создал в 1879 г., через десять лет после Гитторфа. Крест отбрасывал на стекло отчетливую тень. Этот изящный опыт, доказывает, что от катода идут какие-то лучи и распространяются они прямолинейно. Когда на стеклo падают лучи, оно светится, тонкий слой металла поглощает это излучение.

То, что катодные лучи представляют собой поток электронов) было доказано Дж. Дж. Томсоном в 1897 г. Способом, о котором мы рассказали в 3-й книге, ему удалось определить отношение заряда к массе электрона. Прошло еще 10–15 лет, и стало ясным, что электрон является мельчайшей частицей электричества.

Но мы повторяемся и уходим в сторону. Сейчас нас интересует открытие, сделанное Рентгеном. Однако этим повторением хотелось подчеркнуть, что открытие Рентгена предшествовало пониманию природы лучей, исходящих от катода. Собственно говоря, именно из-за этой неясности, Рентген и работал с различными трубками, отличавшимися взаимным расположением мест впайки электродов и формой стеклянной оболочки.

Мельчайшие подробности событий вечера 8 ноября 1895 г. хорошо известны. Рентген накинул кусок черной материи на трубку, погасил свет в комнате и собрался идти домой, забыв выключить рубильник. Бросив взгляд на прибор, с которым он работал, Рентген заметил, что светится лежащий рядом с трубкой обладающий способностью люминесцировать экран с синеродистым барием. Рентген вернулся, выключил рубильник — свечение пропало. Включил рубильник — экран опять засветился. Рентген знал, что в трубке той конструкции, с которой он работал, катодные лучи не могут пройти через чехол, накинутый на трубку, да еще пробежать через большой слой воздуха. Значит… значит, обнаружено новое, до сих пор не известное излучение.

Первое сообщение о своем открытии Рентген отправил в журнал в конце года. За это время он сумел настолько детально изучить свойства новых лучей, что, по сути дела, до открытия дифракции рентгеновских лучей (1912 г.), о чем у нас речь впереди, ничего нового и отношении икс-лучей обнаружено не было. Название «рентгеновские лучи» принято не везде: французы, англичане и американцы удержали название, которое дал открытому им излучению сам Рентген: икс-лучи.

Наиболее замечательным свойством рентгеновских лучей, свойством, которое Рентген исследовал и проиллюстрировал в первую очередь, является их способность проходить через материалы, непрозрачные для света. (Рис. 3.1 напоминает, что такого рода изошутки появились в большом количестве спустя каких-нибудь 2–3 месяца после первых публикаций Рентгена.)