Slajd 1

Co to jest

holografia ?

Jest to dział optyki zajmujący się technikami

uzyskiwania obrazów przestrzennych
(trójwymiarowych) metodą rekonstrukcji
fali (głównie światła, ale też np. fal
akustycznych). Przez rekonstrukcję fali
rozumie się odtworzenie w pewnym
obszarze przestrzeni zarówno jej kierunku
ruchu, amplitudy, częstotliwości jak i fazy.

Historia powstania

Teoretyczne podstawy holografii opracował w 1920 roku

polski fizyk Mieczysław Wolfke. Pierwsze próby zapisywania

i odtwarzania obrazów metodą holograficzną przeprowadził

w 1947 roku fizyk Denis Gabor, który wprowadził również

nazwę holografia. Przeszkodą w rozwoju tej metody był

brak źródeł światła emitujących wiązki świetlne o ściśle

określonej długości fali. Usunął tę przeszkodę wynalazek

lasera w 1960 r. Pierwszy hologram transmisyjny - został

zrobiony w 1962 r. na uniwersytecie Michigan.

W 1969 roku amerykańscy fizycy opracowali podstawy

holografii akustycznej, w której do rejestrowania obrazu

przedmiotu i jego odtwarzania stosuje się fale dźwiękowe.

Zapis hologramu

Zapis polega na fotograficznym zarejestrowaniu obrazu

interferencyjnego wytworzonego przez dwie fale spójne (o tej samej
fazie): jedną z lasera po ewentualnym odbiciu od zwierciadła jak na
rysunku obok (fala odniesienia), i drugą pochodzącą od
oświetlonego również laserem przedmiotu (fala przedmiotowa).

Uzyskany po wywołaniu hologram
zawiera odpowiednio zakodowaną
informację o amplitudzie i fazie fali
pochodzącej od przedmiotu. Zapis ma
postać szeregu prążków i pierścieni
interferencyjnych. Zwykłe zdjęcie
zawiera informacje jedynie o
amplitudzie i w przypadku fotografii
barwnej, o kolorze, która zależy od
częstotliwość. Rejestrowanie dodatkowo
fazy fali, pozwala na trójwymiarowe
oglądanie przedmiotów.

Odtwarzanie hologramu

Odtwarzanie hologramu polega na

oświetleniu hologramu, przy czym

światło spójne, niezbędne przy

zapisie, nie jest konieczne przy jego

odtwarzaniu. W wyniku dyfrakcji fali

odtwarzającej na treści hologramu

powstają fale ugięte, które tworzą

dwa obrazy przestrzenne,

oddzielone od siebie: jeden

rzeczywisty, drugi pozorny.

Przełamanie hologramu na wiele części nie niszczy informacji w nich
zawartych. Oświetlenie części hologramu daje również obraz
trójwymiarowy, tylko o mniej wyraźnych szczegółach. Na jednym
hologramie można zarejestrować wiele różnych obrazów i kolejno je
odtwarzać bez zakłóceń ze strony pozostałych. Dzięki temu można
otrzymać barwne obrazy przedmiotów.
W jednym z wariantów holografii barwnej przedmiot oświetla się trzema
wiązkami światła o różnych kolorach. Wiązki te stosuje się również do
odtworzenia hologramu, tak, że z jednej czarno-białej błony w wyniku
nałożenia trzech hologramów uzyskuje się trójwymiarowy obraz
kolorowy.

Rodzaje hologramów

Podział ze względu na to, co widzimy:

• Hologram tęczowy płaski (2D) — Hologram taki posiada płaski obraz

o tęczowo zmieniających się kolorach przy pochylaniu góra-dół.

• Hologram tęczowy płasko-przestrzenny (2D–3D) — Płaski obraz o

tęczowo zmieniających się kolorach przy patrzeniu pod różnymi

kątami, a elementy obrazu widoczne są w co najmniej dwóch

płaszczyznach tworzących perspektywiczną głębię.

• Hologram tęczowy przestrzenny (3D) — Klasyczny hologram

tęczowy obiektu trójwymiarowego wykonanego w skali 1:1.

Charakteryzuje się on stosunkowo wysokimi kosztami wykonania

• Stereogram tęczowy — Efekt podobny jak wyżej, lecz osiągnięty

przez użycie do zapisu hologramu serii ujęć obiektu z różnych kątów

lub sekwencji wideo. Umożliwia to zrobienie hologramu

animowanego (zawierającego sekwencję ruchu) i dowolne

manipulowanie powiększeniem obrazu.

Rodzaje hologramów

Podział ze względu na technikę produkcji:

• Hologram transmisyjny — Metoda opracowana przez Emmeta Leitha i Jurisa

Upatnieksa. Podczas tworzenia hologramu tą metodą obiekt holografowany i

klisza fotograficzna ustawione są na jednej linii, przedmiot musi być raczej

przeźroczysty, a fale świetlne – zanim dotrą do kliszy – przechodzą przez

przedmiot („transmisja” czyli „przejście przez”).

• Hologram odbiciowy — Metoda opracowana przez Jurija Denisyuka. Przedmiot

holografowany ustawiony jest obok kliszy fotograficznej, a fale świetlne dopiero po

odbiciu od przedmiotu kierowane są na kliszę.

• Hologram tęczowy — Metoda opracowana przez Stevena Bentona. Hologramy

takie mają małą głębię (do 5 cm) albo nie mają jej wcale możemy zobaczyć różne

widoki obiektu przesuwając głowę na przykład z lewej strony do prawej względem

kliszy, a ruszając głową góra-dół zobaczymy zmieniające się kolory tęczy.

• Hologram objętościowy — powstają na kliszach fotograficznych z warstwami

emulsji fotograficznej o znacznej grubości. Mają one wiele właściwości, które

wyróżniają je korzystnie spośród innych rodzajów hologramów.

• Hologram impulsowy — Metoda opracowana przez Larry’ego Siebersa. Do

produkcji hologramu impulsowego używa się szybkiego lasera, dającego krótką i

intensywną wiązkę światła, a zapis obrazu trwa ułamki sekund

Zastosowanie

Holografia optyczna znalazła zastosowanie w medycynie i

biologii,

a także w informatyce.

Holografia akustyczna ma zastosowanie w defektoskopii.

Wirujące zwierciadła holograficzne są stosowane do przesuwania

promienia laserowego po kodzie paskowym w kasach domów

towarowych.

Za pomocą holografii można także rozpoznawać obiekty oraz ich

cechy wspólne. Pozwala śledzić rozwój komórek rakowych, które

mają mikroskopijne rozmiary.

Zastosowanie pamięci holograficznej w komputerze spowoduje,

że twarde dyski w komputerach będą miały miliony razy większą

pojemność niż obecnie.

Trwają badania nad zastosowaniem holografii w

trójwymiarowym filmie i telewizji.

Zdjęcia i znaki holograficzne

Nie są to w zasadzie hologramy ale znaki optycznie
zmienne. Wykonane są one wielowarstwowo, których dwa
lub więcej motywów graficznych widocznych jest
naprzemienne, w zależności od kąta patrzenia (zmiana
góra/dół lub lewo/prawo). Oglądając znak holograficzny
obserwujemy różne efekty: przejście jednego obrazu w drugi
płynnie lub skokowo, wyświetlanie jednego motywu
graficzny, powiększającego się i zmniejszającego w
zależności od kąta patrzenia na obraz lub wrażenie
trójwymiarowości.
Taką technikę używa się do skutecznego zabezpieczenia
dokumentów i towarów. Dzięki mieniącym się szczegółom
weryfikacja możliwa jest gołym okiem i odbywa się
błyskawicznie. Nie ma żadnej możliwości skopiowania tych
znaków dostępnymi metodami - użycie fotokopiarek,
skanerów i innych technik kopiowania jest nieskuteczne.

Document Outline