Einführung in die Holographie

Wenn Sie Geld, einen Führerschein oder Kreditkarten bei sich haben, tragen Sie Hologramme mit sich. Das Taubenhologramm auf einer Visa-Karte ist möglicherweise das bekannteste. Der regenbogenfarbene Vogel ändert seine Farben und scheint sich zu bewegen, wenn Sie die Karte kippen. Im Gegensatz zu einem Vogel in einer traditionellen Fotografie ist ein holographischer Vogel ein dreidimensionales Bild. Hologramme entstehen durch Interferenz von Lichtstrahlen eines Lasers.

Wie Laser Hologramme erstellen

Hologramme werden mit Lasern erstellt, da Laserlicht "kohärent" ist. Dies bedeutet, dass alle Photonen des Laserlichts genau die gleiche Frequenz- und Phasendifferenz aufweisen. Durch Aufteilen eines Laserstrahls werden zwei Strahlen erzeugt, die die gleiche Farbe haben (einfarbig). Im Gegensatz dazu besteht normales weißes Licht aus vielen verschiedenen Lichtfrequenzen. Wenn weißes Licht gebeugt wird, teilen sich die Frequenzen, um einen Regenbogen von Farben zu bilden.

Bei der herkömmlichen Fotografie trifft das von einem Objekt reflektierte Licht auf einen Filmstreifen, der eine Chemikalie (d. H. Silberbromid) enthält, die auf Licht reagiert. Dies erzeugt eine zweidimensionale Darstellung des Subjekts. Ein Hologramm erzeugt ein dreidimensionales Bild, da Lichtinterferenzmuster aufgezeichnet werden und nicht nur reflektiertes Licht. Dazu wird ein Laserstrahl in zwei Strahlen aufgeteilt, die durch Linsen laufen, um diese zu erweitern. Ein Strahl (der Referenzstrahl) wird auf einen kontrastreichen Film gerichtet. Der andere Strahl ist auf das Objekt gerichtet (der Objektstrahl). Licht vom Objektstrahl wird vom Objekt des Hologramms gestreut. Ein Teil dieses gestreuten Lichts geht in Richtung des fotografischen Films. Das vom Objektstrahl gestreute Licht ist zum Referenzstrahl phasenverschoben. Wenn die beiden Strahlen interagieren, bilden sie ein Interferenzmuster.

Das vom Film aufgezeichnete Interferenzmuster codiert ein dreidimensionales Muster, da der Abstand von einem beliebigen Punkt auf dem Objekt die Phase des gestreuten Lichts beeinflusst. Es gibt jedoch eine Grenze, wie "dreidimensional" ein Hologramm erscheinen kann. Dies liegt daran, dass der Objektstrahl nur aus einer Richtung auf das Ziel trifft. Mit anderen Worten, das Hologramm zeigt nur die Perspektive aus der Sicht des Objektstrahls an. Während sich ein Hologramm abhängig vom Betrachtungswinkel ändert, können Sie nicht hinter das Objekt sehen.

Anzeigen eines Hologramms

Ein Hologrammbild ist ein Interferenzmuster, das wie zufälliges Rauschen aussieht, sofern es nicht unter der richtigen Beleuchtung betrachtet wird. Die Magie entsteht, wenn eine holographische Platte mit demselben Laserstrahl beleuchtet wird, mit dem sie aufgenommen wurde. Wenn eine andere Laserfrequenz oder eine andere Art von Licht verwendet wird, stimmt das rekonstruierte Bild nicht genau mit dem Original überein. Die häufigsten Hologramme sind jedoch in weißem Licht sichtbar. Dies sind Volumenhologramme vom Reflexionstyp und Regenbogenhologramme. Hologramme, die bei normalem Licht betrachtet werden können, erfordern eine spezielle Verarbeitung. Im Fall eines Regenbogenhologramms wird ein Standard-Transmissionshologramm unter Verwendung eines horizontalen Schlitzes kopiert. Dadurch wird die Parallaxe in einer Richtung beibehalten (sodass sich die Perspektive bewegen kann), es wird jedoch eine Farbverschiebung in die andere Richtung erzeugt.

Verwendung von Hologrammen

Der ungarisch-britische Wissenschaftler Dennis Gabor erhielt 1971 den Nobelpreis für Physik "für seine Erfindung und Entwicklung der holographischen Methode". Ursprünglich war die Holographie eine Technik zur Verbesserung von Elektronenmikroskopen. Die optische Holographie begann erst 1960 mit der Erfindung des Lasers. Obwohl Hologramme in der Kunst sofort populär waren, blieben die praktischen Anwendungen der optischen Holographie bis in die 1980er Jahre zurück. Heute werden Hologramme für Datenspeicherung, optische Kommunikation, Interferometrie in Technik und Mikroskopie, Sicherheit und holographisches Scannen verwendet.

Interessante Fakten zum Hologramm

• Wenn Sie ein Hologramm halbieren, enthält jedes Stück immer noch ein Bild des gesamten Objekts. Wenn Sie dagegen ein Foto in zwei Hälften schneiden, geht die Hälfte der Informationen verloren.
• Eine Möglichkeit, ein Hologramm zu kopieren, besteht darin, es mit einem Laserstrahl zu beleuchten und eine neue Fotoplatte so zu platzieren, dass sie das Licht des Hologramms und des Originalstrahls empfängt. Im Wesentlichen verhält sich das Hologramm wie das ursprüngliche Objekt.
• Eine andere Möglichkeit, ein Hologramm zu kopieren, besteht darin, es mit dem Originalbild zu prägen. Dies funktioniert ähnlich wie Aufzeichnungen von Audioaufnahmen. Das Prägeverfahren wird für die Massenproduktion verwendet.