Hologramy

How holograms work

Foto: Gołąbek na tym hologramie karty kredytowej wydaje się obracać, gdy przechylasz kartę w świetle.

Światło lasera jest znacznie czystsze niż zwykłe światło w wiązce latarki.W wiązce latarki wszystkie fale świetlne są przypadkowe i pomieszane. Światło w wiązce latarki biegnie w dowolny sposób, jak dzieci w szkole, które ścigają się po korytarzu, kiedy dzwonek wybija godzinę powrotu do domu. Ale w laserze fale świetlne są spójne: wszystkie poruszają się dokładnie w tym samym kierunku, jak żołnierze maszerujący na paradzie.

Gdy wiązka laserowa zostaje rozdzielona w celu stworzenia hologramu, fale świetlne w dwóch częściach wiązki poruszają się w identyczny sposób. W momencie ich rekombinacji na płycie fotograficznej, wiązka w obiekcie przebyła nieco inną drogę, a jej promienie świetlne zostały zakłócone przez odbicie od zewnętrznej powierzchni obiektu. Ponieważ wiązki były pierwotnie połączone razem i idealnie zgodne, rekombinacja wiązek pokazuje, jak promienie świetlne w wiązce przedmiotowej zostały zmienione w porównaniu z wiązką odniesienia. Innymi słowy, łącząc obie wiązki i porównując je, można zobaczyć, w jaki sposób obiekt zmienia padające na niego promienie świetlne – jest to po prostu inny sposób powiedzenia „jak wygląda obiekt”. Informacje te są trwale wypalane na płycie fotograficznej przez promienie lasera. Hologram jest więc trwałym zapisem tego, jak coś wygląda pod każdym kątem.

Teraz to jest najsprytniejsze. Każdy punkt w hologramie wychwytuje fale świetlne, które docierają z każdego punktu obiektu. Oznacza to, że gdziekolwiek spojrzysz na hologram, widzisz dokładnie to, w jaki sposób światło dotarłoby do tego punktu, gdybyś patrzył na prawdziwy obiekt. I dlatego hologramy wydają się być trójwymiarowe. Ponadto, i to jest bardzo fajne, jeśli rozbijesz hologram na drobne kawałki, możesz nadal widzieć cały obiekt w każdym z kawałków: rozbij szklany hologram filiżanki na kawałki i nadal możesz widzieć całą filiżankę w każdym z kawałków!(Możesz zobaczyć demonstrację w tym świetnym filmie o rozcinaniu hologramu, a Hyperphysics ma bardziej szczegółowe wyjaśnienie, co dokładnie mamy na myśli, kiedy mówimy, że „kawałek hologramu zawiera cały obiekt”.)

Do czego możemy używać hologramów?

Foto: Hologram na tym etui DVD ma odstraszać przed piractwem praw autorskich.

Do lat 80. hologramy były nieco dziwacznym pomysłem naukowym.Potem ktoś znalazł sposób na drukowanie ich na metalicznej folii i stały się one niezwykle ważną formą zabezpieczenia. Prawidłowe szklane hologramy wyglądają o wiele bardziej imponująco niż te maleńkie metalowe, które można zobaczyć na banknotach i kartach kredytowych, i często widuje się je w biżuterii lub innych przedmiotach dekoracyjnych: na ścianie można nawet powiesić holograficzne obrazy z oczami, które naprawdę chodzą za nami po pokoju! W latach osiemdziesiątych w jednym z brytyjskich teatrów wyświetlano nawet na scenie hologram Laurence’a Oliviera, aby zaoszczędzić aktorowi (który był już wtedy w podeszłym wieku) kłopotów związanych z osobistym występowaniem każdego wieczoru.Wielu artystów eksperymentowało z tworzeniem holograficznych obrazów, w tym hiszpański surrealista Salvador Dali. Hologramy mają również ważne zastosowania medyczne i naukowe. W technice zwanej interferometrią holograficzną naukowcy mogą stworzyć hologram czegoś, na przykład części silnika, i przechowywać go jako „trójwymiarową fotografię” do późniejszego wglądu. Jeśli w późniejszym czasie wykonają inny hologram części silnika, porównanie tych dwóch hologramów szybko wykaże wszelkie zmiany w silniku, które mogą wskazywać na zużycie lub zbliżającą się awarię.

Jeszcze nikt nie znalazł dobrego sposobu na robienie ruchomych obrazów za pomocą hologramów, ale to prawdopodobnie tylko kwestia czasu. Gdy to się stanie, będziemy mogli oczekiwać trójwymiarowej telewizji holograficznej i zupełnie nowej ery superrealistycznej rozrywki!

Kto wynalazł hologramy?

Opracowanie: Oryginalny szkic Dennisa Gabora jego aparatu holograficznego z lat 50-tych. Monochromatyczne światło (żółte) wpada od dołu (1), przechodzi przez różne pryzmaty (niebieskie) i soczewki (szare) i zostaje rozdzielone na dwie wiązki. Wiązka przedmiotowa o niskim natężeniu po lewej stronie przechodzi przez próbkę na szkiełku mikroskopowym (czerwona, 10); wiązka referencyjna o wysokim natężeniu po prawej stronie biegnie równolegle, nie dotykając próbki. Po przejściu przez kolejne soczewki (szare) i pryzmaty (niebieskie) wiązki są rekombinowane na płycie fotograficznej (21/22) u góry. Rysunek z patentu USA #2,770,166: Improvements in and relating to optical apparatus for producing multiple interference patterns autorstwa Dennisa Gabora, dzięki uprzejmości US Patent and Trademark Office.

Hologramy zostały wynalezione przez genialnego fizyka urodzonego na Węgrzech, Dennisa Gabora (1900-1979), który pracował w Wielkiej Brytanii. Prowadził on badania nad fizyką optyczną w latach czterdziestych, a przełomową pracę nad holografią wykonał na początku lat pięćdziesiątych. Jego wynalazek wyprzedził o wiele lat swoją epokę: lasery, dzięki którym holografia stała się praktyczna, pojawiły się dopiero w latach 60. Jak wynika z wielu patentów Gabora, był on płodnym wynalazcą o szerokich zainteresowaniach w wielu różnych dziedzinach fizyki: w latach 30. wynalazł nowe rodzaje powielaczy elektronowych i lamp kineskopowych; w latach 40. eksperymentował z fotografią i projekcją, co skierowało go na drogę holografii; późniejsze wynalazki obejmowały tkaniny kompozytowe stosowane w sprzęcie telewizyjnym oraz różne innowacje w dziedzinie rejestracji i transmisji dźwięku. Pod koniec życia genialny wkład Gabora został doceniony przyznaniem mu najważniejszej na świecie nagrody naukowej, Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1971 roku, „za wynalezienie i rozwój metody holograficznej”.”