Holografi
Holografi är ett sätt att skapa tredimensionella (3D) bilder med hjälp av en laser. Det gör det möjligt för holografen att göra en mer exakt bild än med fotografering. Holografen verkar röra sig och förändras något för att se ut som om den vore tredimensionell. Holografi använder sig av ljusets vågaspekt.
Två fotografier av ett enda hologram tagna från olika synvinklar.
Hur ett hologram tillverkas
Hologram framställs genom att ljuset blinkar på en platta eller en skärm, nästan på samma sätt som foton framställs. För att göra ett hologram i stället för ett fotografi måste en del av ljuset, en så kallad referensstråle, gå direkt till skärmen. Ljuset måste vara en laser eftersom lasrar är mer exakta och har en våglängd som inte förändras på samma sätt som våglängden hos ljus från andra källor, t.ex. ljus från glödlampor. För att förhindra att annat ljus förstör hologrammet tas hologrammen vanligtvis i mörker. Eftersom minsta lilla vibration kan hindra hologrammet från att bildas korrekt kan de bord på vilka holografen placerar utrustningen vara försedda med stötdämpare eller uppblåsta kamrar för att stoppa vibrationer från golvet.
Hologram vs. fotografier
Hologram kan jämföras med foton. Holografi registrerar både ljusets intensitet, precis som fotografering, men också skillnaden i ljusets fas. Holografi registrerar all information från det ljus som objektet reflekterar.
- Ett hologram registrerar (skriver ner) ljuset som kommer från många olika ställen, så att en person som tittar på det kan se det från många olika vinklar.
- Ett foto kan skapas med vanligt ljus, som ljus från solen eller en glödlampa, men hologram kan endast skapas med laser.
- Ett hologram behöver en andra laser (referensstrålen) som går in på plattan eller skärmen där hologrammet skapas.
- När ett foto skärs på mitten visas hälften av fotot i varje del. När ett hologram skärs på mitten visas hela hologrammet i varje del. Detta beror på att varje del av ett foto endast visar den delen av fotot, medan varje punkt på ett hologram visar ljus från hela området.
- Holografier ser på nära håll ut som en slumpmässig massa bulor.
Närbild av ett holograms yta. Detta är ett hologram av en leksaksbil.
Funktionalitet
Holografi använder en referensvåg (som går in på plattan) och en exponeringsvåg (objektvåg, som kommer från objektet). Referensvågen kan spara fasinformationen som mönster av ljus och mörker på en film. Objektvågen och referensvågen måste ha samma våglängd för att fasinformationen ska kunna sparas och de kommer vanligtvis från samma laser.
Historia
Den mest kända personen i holografins historia är läkaren Dennis Gábor, som uppfann hologrammet. År 1947 försökte han förbättra mikroskop och kom på hur man kunde visa tredimensionella objekt.
Viktiga datum
- 1920: Mieczysław Wolfke föreslår principen om rekonstruktion av vågfält genom diffraktion på diffraktionsmönster.
- 1947: Dennis Gábor utvecklade holografins princip.
- 1960: Theodor Maiman uppfann lasern (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
- 1963: Emmeth Leith och Juris Upatnieks förbättrade inspelningstekniken.
- 1964: Produktion av det första hologrammet av Leith och Upatnieks ("Train and Bird").
- 1965: Juri Nikolajewitsch Denisjuk uppfann vitljus-holografi.
- 1967: Det första hologrammet av en person
- 1968: Stephen A. Benton uppfann holografi med regnbågstransmission.
- 1971: Nobelpriset i fysik tilldelas Dennis Gábor för uppfinningen av holografi.
Fysiska uppgifter
Inspelning
Hologram behöver laserstrålar. En spridningslins gör strålen större och sedan går den genom en speciell spegel. Endast en del av laserstrålen kan passera genom spegeln. Denna stråle blir sedan referensvågen, och den registreras på filmen. Den andra delen av laserstrålen reflekteras av spegeln. Denna bit blir exponeringsvågen vid objektet. Objektet reflekterar denna våg på filmen.
Rekonstruktion
Att göra ett hologram är mycket likt att göra ett fotografi, och det behövs kemikalier. För att titta på ett hologram måste filmen belysas med referensvågen. Dessa vågor reflekteras på filmen (hologrammet) och skapar en virtuell bild av det inspelade objektet, även om bilden bara kan ses från en viss vinkel.
Applikationer
Mätning
Industrin använder hologram för att mäta saker. Inom bilindustrin mäts bilar med holografi så att ingenjörerna kan se utbuktningar och vibrationsegenskaper. Fasförskjutningsholografi är en typ av holografi som används för att tillverka bilar.
Det första steget i tillverkningen av ett hologram är att undersöka objektets tillstånd på marknivå och sedan överbelasta objektet med värme eller mekaniskt tryck. Genom att täcka det ursprungliga hologrammet och det modifierade hologrammet kan man åstadkomma interferensfransar. Genom att mäta interferensfransarna får ingenjörer reda på hur stor deformationen eller annat problem är. Ingenjörer kan mäta små terminalutvidgningar eller vibrationer i mekaniska system. Detta kräver två referensvågor.
Lagring av data
Det finns holografiska lagringsmaskiner för analoga bilder och digitala data. Digital information kommer att vara kopplad till ett tvådimensionellt bitmönster.
Frågor och svar
F: Vad är holografi?
S: Holografi är en teknik som används för att skapa 3D-bilder med hjälp av laser.
F: Hur skiljer sig holografi från fotografi?
S: Holografi ger en mer exakt 3D-bild än fotografi.
F: Vad är det som gör att en hologram ser tredimensionell ut?
S: Holografen verkar tredimensionell eftersom den verkar röra sig och förändras något.
F: Hur fungerar holografi?
S: Holografi använder ljusets vågaspekt för sin funktion.
F: Hur tillverkas en hologram?
S: En hologram tillverkas genom att man med hjälp av en laser registrerar interaktionen mellan två ljusstrålar.
F: Kan man titta på en hologram utan specialutrustning?
S: Nej, det krävs särskild utrustning, t.ex. en holografisk tittare eller en laserpekare, för att titta på en hologram.
F: Vilka är fördelarna med att använda holografi jämfört med andra bildtekniker?
S: Holografi ger en mer exakt 3D-bild och gör det möjligt att manipulera bilden.
