Holografia

Miten hologrammi tehdään

Hologrammit valmistetaan levylle tai kuvaruudulle väläytetyllä valolla, melkein samalla tavalla kuin valokuvat. Jotta hologrammi voitaisiin tehdä valokuvan sijaan, osa valosta, jota kutsutaan "referenssisäteeksi", on johdettava suoraan valkokankaalle. Valon on oltava laser, koska laserit ovat tarkempia ja niiden aallonpituus ei muutu samalla tavalla kuin muista lähteistä, kuten hehkulampuista, tulevan valon aallonpituus. Jotta muu valo ei pilaisi hologrammia, hologrammit otetaan yleensä pimeässä. Koska pienikin tärinä voi estää hologrammia muodostumasta kunnolla, pöydät, joille hologrammintekijä asettaa laitteet, voidaan rakentaa iskuilla tai puhalletuilla kammioilla, jotka estävät lattiasta tulevan tärinän.

 

Hologrammit vs. valokuvat

Hologrammeja voidaan verrata valokuviin. Holografia tallentaa valon voimakkuuden, kuten valokuvaus, mutta tallentaa myös valon vaihe-eron. Hologrammi tallentaa kaiken informaation valosta, jonka kohde heijastaa.

• Hologrammi tallentaa (kirjoittaa ylös) monesta paikasta tulevan valon, joten sitä katsova henkilö voi nähdä sen monesta eri kulmasta.
• Valokuvan voi tehdä tavallisella valolla, kuten auringon tai hehkulampun valolla, mutta hologrammeja voi tehdä vain lasereilla.
• Hologrammi tarvitsee toisen laserin (referenssisäde), joka kohdistuu levylle tai kuvaruudulle, jossa hologrammi on valmistumassa.
• Kun valokuva leikataan kahtia, kumpikin pala näyttää puolet kuvasta. Kun hologrammi leikataan kahtia, koko hologrammi näkyy kussakin palassa. Tämä johtuu siitä, että valokuvan kussakin palassa näkyy vain se osa valokuvasta, mutta hologrammin jokaisessa pisteessä näkyy valoa kaikkialta.
• Läheltä katsottuna hologrammit näyttävät satunnaiselta kasalta kuoppia.

 
Lähikuva hologrammin pinnasta. Tämä on leluauton hologrammi.  

Toiminnallisuus

Holografiassa käytetään referenssiaaltoa (joka tulee levylle) ja valotusaaltoa (objektiaalto, joka tulee objektista). Referenssiaalto voi tallentaa vaiheinformaation vaaleina ja tummina kuvioina filmille. Objektiaallon ja referenssiaallon on oltava saman aallonpituuden omaavia, jotta vaiheinformaatio voidaan tallentaa, ja ne tulevat yleensä samasta laserista.

 

Historia

Holografian historian tunnetuin henkilö on lääkäri Dennis Gábor, hologrammin keksijä. Vuonna 1947 hän yritti parantaa mikroskooppeja ja keksi, miten kolmiulotteisia esineitä voidaan näyttää.

Tärkeitä päivämääriä

• 1920: Mieczysław Wolfke ehdottaa periaatetta aaltokentän rekonstruoinnista diffraktiokuvioiden diffraktiolla.
• 1947: Dennis Gábor kehitti holografian periaatteen.
• 1960: Theodor Maiman keksi laserin (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
• 1963: Emmeth Leith ja Juris Upatnieks paransivat äänitystekniikkaa.
• 1964: Leith ja Upatnieks valmistavat ensimmäisen hologrammin ("Train and Bird").
• 1965: Juri Nikolajewitsch Denisjuk keksi valkoisen valon holografian.
• 1967: Ensimmäinen henkilön hologrammi
• 1968: Stephen A. Benton keksi sateenkaari-transmissioholografian.
• 1971: Nobelin fysiikan palkinto Dennis Gáborille holografian keksimisestä.

 

Fyysiset tiedot

Tallennus

Hologrammit tarvitsevat lasersäteitä. Hajottava linssi suurentaa sädettä, minkä jälkeen se kulkee erityisen peilin läpi. Vain osa lasersäteestä voi kulkea peilin läpi. Tästä sädestä tulee sitten referenssiaalto, ja se tallennetaan filmille. Toinen osa lasersäteestä heijastuu peilistä. Tästä osasta tulee valotusaalto kohteessa. Kohde heijastaa tämän aallon filmille.

Jälleenrakentaminen

Hologrammin tekeminen on hyvin samanlaista kuin valokuvan tekeminen, ja siihen tarvitaan kemikaaleja. Jotta hologrammia voidaan tarkastella, filmi on valaistava referenssiaallolla. Nämä aallot heijastuvat filmille (hologrammille) ja luovat virtuaalisen kuvan tallennetusta kohteesta, vaikka kuva voidaankin nähdä vain tietystä kulmasta.

 

Sovellukset

Mittaus

Teollisuus käyttää hologrammeja asioiden mittaamiseen. Autoteollisuudessa autoja mitataan hologrammilla, jotta insinöörit näkevät pullistumat ja tärinäominaisuudet. Vaihesiirtoholografia on yksi holografian laji, jota käytetään autojen valmistuksessa.

Ensimmäinen vaihe hologrammin tekemisessä on tutkia esineen perustason tila, minkä jälkeen esine ylikuormitetaan lämmön tai mekaanisen paineen avulla. Alkuperäisen hologrammin ja muunnetun hologrammin peittäminen voi tuottaa interferenssihapsuja. Mittaamalla interferenssihapsut insinöörit saavat selville, kuinka suuri muodonmuutos tai muu ongelma on. Insinöörit voivat mitata mekaanisten järjestelmien pieniä päätelaajentumia tai värähtelyjä. Tähän tarvitaan kaksi vertailuaaltoa.

Tietojen tallennus

On olemassa holografisia tallennuskoneita analogisia kuvia ja digitaalista dataa varten. Digitaalinen tieto liitetään kaksiulotteisella bittikuviolla.