La imatge hologràfica s'utilitza cada cop més avui dia. Alguns fins i tot creuen que pot substituir eventualment els mitjans de comunicació que coneixem. Us agradi o no, però ara s'utilitza activament en diverses indústries. Per exemple, tots estem familiaritzats amb els adhesius hologràfics. Molts fabricants els utilitzen com a mitjà de protecció contra la falsificació. La foto següent mostra alguns dels adhesius hologràfics. El seu ús és una manera molt eficaç de protegir béns o documents de la falsificació.
Història de l'estudi de l'holografia
La imatge tridimensional resultant de la refracció dels raigs es va començar a estudiar fa relativament poc. Tanmateix, ja podem parlar de l'existència d'una història del seu estudi. Dennis Gabor, un científic anglès, va definir per primera vegada l'holografia el 1948. Aquest descobriment va ser molt important, però la seva gran importància en aquell moment encara no era evident. Els investigadors que treballaven a la dècada de 1950 van patir la manca d'una font de llum coherent, una propietat molt important per al desenvolupament de l'holografia. Primer làseres va fer l'any 1960. Amb aquest dispositiu és possible obtenir llum amb suficient coherència. Juris Upatnieks i Immet Leith, científics nord-americans, el van utilitzar per crear els primers hologrames. Amb la seva ajuda, es van obtenir imatges tridimensionals d'objectes.
En els anys següents, la recerca va continuar. Des de llavors s'han publicat centenars d'articles científics que exploren el concepte d'holografia i s'han publicat molts llibres sobre el mètode. Tanmateix, aquests treballs van adreçats a especialistes, no al lector general. En aquest article intentarem explicar-ho tot en un llenguatge accessible.
Què és l'holografia
Es pot proposar la següent definició: l'holografia és una fotografia tridimensional obtinguda amb un làser. Tanmateix, aquesta definició no és del tot satisfactòria, ja que hi ha molts altres tipus de fotografia tridimensional. No obstant això, reflecteix el més significatiu: l'holografia és un mètode tècnic que permet "enregistrar" l'aspecte d'un objecte; amb la seva ajuda s'obté una imatge tridimensional que sembla un objecte real; l'ús de làsers va tenir un paper decisiu en el seu desenvolupament.
Holografia i les seves aplicacions
L'estudi de l'holografia ens permet aclarir moltes qüestions relacionades amb la fotografia convencional. Com a art visual, la imatge tridimensional fins i tot pot desafiar aquest últim, ja que us permet reflectir el món que us envolta amb més precisió i correcció.
De vegades, els científics destaquen èpoques de la història de la humanitat per mitjansconnexions que es coneixien en determinats segles. Podem parlar, per exemple, dels jeroglífics que hi havia a l'antic Egipte, de la invenció de la impremta l'any 1450. En relació amb el progrés tecnològic observat en el nostre temps, els nous mitjans de comunicació, com la televisió i el telèfon, han pres una posició dominant. Tot i que el principi hologràfic encara es troba en els seus inicis pel que fa al seu ús als mitjans de comunicació, hi ha raons per creure que els dispositius basats en ell en el futur podran substituir els mitjans de comunicació coneguts, o almenys ampliar-los. abast.
La literatura de ciència-ficció i la impressió convencional sovint representen l'holografia amb una llum equivocada i distorsionada. Sovint creen una idea errònia sobre aquest mètode. La imatge volumètrica, vista per primera vegada, fascina. Tanmateix, no és menys impressionant l'explicació física del principi del seu dispositiu.
Patró d'interferència
La capacitat de veure objectes es basa en el fet que les ones de llum, refractades per ells o reflectides per ells, entren al nostre ull. Les ones de llum reflectides per algun objecte es caracteritzen per la forma del front d'ona corresponent a la forma d'aquest objecte. El patró de bandes (o línies) fosques i clares és creat per dos grups d'ones de llum coherents que interfereixen. Així és com es forma una holografia volumètrica. En aquest cas, aquestes bandes en cada cas concret constitueixen una combinació que depèn només de la forma dels fronts d'ona de les ones que interactuen entre si. Talla imatge s'anomena interferència. Es pot fixar, per exemple, en una placa fotogràfica, si es col·loca en un lloc on s'observi interferències d'ones.
Varietat d'hologrames
El mètode que permet registrar (registrar) el front d'ona reflectit per l'objecte, i després restaurar-lo perquè l'observador sembli que veu un objecte real, i és holografia. Aquest efecte és degut al fet que la imatge resultant és tridimensional de la mateixa manera que l'objecte real.
Hi ha molts tipus diferents d'hologrames que són fàcils de confondre. Per definir sense ambigüitats una espècie concreta, s'han d'utilitzar quatre o fins i tot cinc adjectius. De tot el seu conjunt, considerarem només les classes principals que utilitza l'holografia moderna. Tanmateix, primer heu de parlar una mica sobre un fenomen ondulatori com la difracció. És ella qui ens permet construir (o millor dit, reconstruir) el front d'ona.
Difracció
Si algun objecte es troba al camí de la llum, projecta una ombra. La llum es doblega al voltant d'aquest objecte, entrant parcialment a la zona d'ombra. Aquest efecte s'anomena difracció. S'explica per la naturalesa ondulatòria de la llum, però és bastant difícil d'explicar-ho de manera estricta.
Només en un angle molt petit la llum penetra a la zona d'ombra, per la qual cosa gairebé no ho notem. Tanmateix, si hi ha molts petits obstacles al seu pas, la distància entre els quals només és d'unes quantes longituds d'ona de llum, aquest efecte es fa força notable.
Si la caiguda del front d'ona cau sobre un gran obstacle, la part corresponent del mateix "cau", cosa que pràcticament no afecta l'àrea restant d'aquest front d'ona. Si hi ha molts petits obstacles al seu pas, canvia com a resultat de la difracció de manera que la llum que es propaga darrere de l'obstacle tindrà un front d'ona qualitativament diferent.
La transformació és tan forta que la llum fins i tot comença a estendre's en l' altra direcció. Resulta que la difracció ens permet transformar el front d'ona original en un de completament diferent. Així, la difracció és el mecanisme pel qual obtenim un nou front d'ona. El dispositiu que el forma de la manera anterior s'anomena xarxa de difracció. Parlem-ne amb més detall.
Reixa de difracció
Aquesta és una petita placa amb traços (línies) paral·lels rectes i prims aplicats sobre ella. Estan separats entre si una centèsima o fins i tot una mil·lèsima de mil·límetre. Què passa si un raig làser es troba amb una reixa al seu camí, que consta de diverses ratlles fosques i brillants borroses? Una part passarà directament per la reixa i una part es doblegarà. Així, es formen dues bigues noves, que surten de la reixa amb un angle determinat respecte a la biga original i se situen a banda i banda d'aquesta. Si un feix làser té, per exemple, un front d'ona pla, dos nous feixos formats als costats també tindran fronts d'ona plans. Així, de pasraig làser de reixeta de difracció, formem dos nous fronts d'ona (plans). Aparentment, una xarxa de difracció es pot considerar l'exemple més senzill d'holograma.
Registre d'holograma
La introducció als principis bàsics de l'holografia hauria de començar amb l'estudi de dos fronts d'ones plans. Interaccionant, formen un patró d'interferència, que queda gravat en una placa fotogràfica col·locada al mateix lloc que la pantalla. Aquesta etapa del procés (la primera) en holografia s'anomena gravació (o registre) de l'holografia.
Restauració d'imatge
Asumirem que una de les ones planes és A, i la segona és B. L'ona A s'anomena ona de referència, i B s'anomena ona objecte, és a dir, reflectida per l'objecte la imatge del qual està fixa. No pot diferir de cap manera de l'ona de referència. Tanmateix, quan es crea un holograma d'un objecte real tridimensional, es forma un front d'ona molt més complex de llum reflectida per l'objecte.
El patró d'interferència que es presenta a la pel·lícula fotogràfica (és a dir, la imatge d'una xarxa de difracció) és un holograma. Es pot col·locar en el camí del feix primari de referència (un feix de llum làser amb un front d'ona pla). En aquest cas, es formen 2 nous fronts d'ona a banda i banda. El primer d'ells és una còpia exacta del front d'ona de l'objecte, que es propaga en la mateixa direcció que l'ona B. L'etapa anterior s'anomena reconstrucció d'imatges.
Procés hologràfic
El patró d'interferència creat per dosones planes coherents, després del seu enregistrament en una placa fotogràfica, és un dispositiu que permet, en el cas d'il·luminació d'una d'aquestes ones, restablir una altra ona plana. El procés hologràfic, per tant, té les etapes següents: registre i posterior "emmagatzematge" del front de l'objecte d'ona en forma d'holograma (patró d'interferència) i la seva restauració després de qualsevol moment en què l'ona de referència travessa l'holograma..
El front d'ona objectiu pot ser qualsevol cosa. Per exemple, es pot reflectir des d'algun objecte real, si al mateix temps és coherent amb l'ona de referència. Format per dos fronts d'ona qualsevol amb coherència, el patró d'interferència és un dispositiu que permet, a causa de la difracció, transformar un d'aquests fronts en un altre. És aquí on s'amaga la clau d'un fenomen com l'holografia. Dennis Gabor va ser el primer a descobrir aquesta propietat.
Observació de la imatge formada per l'holograma
En els nostres temps, es comença a utilitzar un dispositiu especial, un projector hologràfic, per llegir hologrames. Permet convertir una imatge de 2D a 3D. Tanmateix, per visualitzar hologrames simples, no és necessari un projector hologràfic. Parlem breument sobre com veure aquestes imatges.
Per observar la imatge formada per l'holograma més senzill cal col·locar-la a una distància d'aproximadament 1 metre de l'ull. Cal mirar a través de la xarxa de difracció en la direcció en què surten les ones planes (reconstruïdes). Com que són les ones planes les que entren a l'ull de l'observador, la imatge hologràfica també és plana. Ens sembla una "paret cega", que s'il·lumina uniformement per una llum que té el mateix color que la radiació làser corresponent. Com que aquest "mur" no té característiques específiques, és impossible determinar fins a quin punt es troba. Sembla com si estiguessis mirant una paret allargada situada a l'infinit, però alhora només en veus una part, que pots veure a través d'una petita "finestra", és a dir, un holograma. Per tant, un holograma és una superfície uniformement lluminosa sobre la qual no observem res que mereixi atenció.
La reixa de difracció (holograma) ens permet observar diversos efectes senzills. També es poden demostrar mitjançant altres tipus d'hologrames. En passar per la xarxa de difracció, el feix de llum es divideix, es formen dos nous feixs. Els raigs làser es poden utilitzar per il·luminar qualsevol xarxa de difracció. En aquest cas, la radiació hauria de diferir en color del que s'utilitza durant l'enregistrament. L'angle de flexió d'un feix de color depèn del color que tingui. Si és vermell (la longitud d'ona més llarga), llavors aquest feix es doblega en un angle més gran que el feix blau, que té la longitud d'ona més curta.
A través de la reixa de difracció, podeu s altar una barreja de tots els colors, és a dir, el blanc. En aquest cas, cada component de color d'aquest holograma es doblega en el seu propi angle. La sortida és un espectresimilar a la creada per un prisma.
Ubicació del traç de la reixa de difracció
Els traços de la xarxa de difracció s'han de fer molt a prop els uns dels altres de manera que es noti la flexió dels raigs. Per exemple, per doblegar el feix vermell 20°, cal que la distància entre els traços no superi els 0,002 mm. Si es col·loquen més a prop, el feix de llum comença a doblegar-se encara més. Per "enregistrar" aquesta reixa es necessita una placa fotogràfica, que sigui capaç de registrar detalls tan petits. A més, cal que la placa romangui completament immòbil durant l'exposició, així com durant el registre.
La imatge es pot difuminar significativament fins i tot amb el més mínim moviment, i tant és així que serà completament indistinguible. En aquest cas, no veurem un patró d'interferència, sinó simplement una placa de vidre, uniformement negra o grisa sobre tota la seva superfície. Per descomptat, en aquest cas, els efectes de difracció generats per la xarxa de difracció no es reproduiran.
Transmissió i hologrames reflectants
La xarxa de difracció que hem considerat s'anomena transmissiva, ja que actua en la llum que la travessa. Si apliquem les línies de reixeta no sobre una placa transparent, sinó sobre la superfície d'un mirall, obtindrem una reixa de difracció reflectant. Reflecteix diferents colors de la llum des de diferents angles. En conseqüència, hi ha dues grans classes d'hologrames: reflectants i transmissius. Els primers s'observen en llum reflectida, mentre que els segons s'observen en llum transmesa.
