ХОЛОГРАФИЯЗа холограми може да се говори толкова много, че имаше отделен форум (такъв) световен и някога преди около 10 години писах в него. Беше основно с английска секция, но имаше и секция на руски език.
В общи линии темата е наистина толкова широка и всеобхватна, че си е за отделен форум. Но ей така като за спорт може да обясня накратко какво представлява.
Холографията идва от гръцкие думи - Холос (пълен) и граф (пиша) , което на български ще рече пълен запис. Открита е от унгарския учен Денис Габор по спомени през 1949 год.
Идеята на холограма е, да се запише пълно и точно копи на светлината, която излиза от даден предмет и после да се възпроизведе, така че да се създаде илюзия за присъствие на предмета в съответното пространство без той да се намира там.
При черно-бялата фотоградия на плоска пластина се записва само интезитета на светлината, която даден предмет излъчва, а при цветната се записва и възстановява освен амплитудата и дължината на вълната (респективно честотата, респективно цвета) на светлината. И в двата случая обаче липсва запис и възстановяване на фазата. Поради липса на фазовото изместване, което е променя винаги при промяна на местоположението на предмета или на наблюдателя образите във фотографията изглеждат статични и замръзнали.
Когато се запише пълната светлина излъчвана от оригинален предмет и най-вече фазата и амплитудата (при черно-бяла холограма) или пълната светлина при цветна обекта се променя в зависимост от положението на наблюдателя.
Т.е. ако имаме холограма на счупено огледало и чаша в зависимост от положението на наблюдателя ще се променят отблясъците от счупеното огледало и в зависимост от това дали клякаш или се надигаш на пръсти ще можеш да надзърташ в чашата или не.
Но как се случва всичко?!
За да се случи това се използва физичните явление - интерференция и дифракция на светлината.
За съжаление както е ясно от физиката - природните източници на светлина не са способни да интерферират и да дефрактират, защото светлината, която излъчват не е монохроматична. Т.е. съдържа фотони, които са със случайна честота и фаза. Например при слънцето това са случайните процеси в звездата при протичането на ядрен синтез и превръщането на водорода в хелий, а при лампата с нажежема жичка това са оделните квантови излъчвания на атомите на жичката.
За да има светлина, която да може да интерферира и фифрактира тя трябва да е строго монохроматична - т.е. фотоните да бъдат с една и съща честота и фаза както е вълната от високоговорител свързан към генератор на синусоида.
Някога, когато Денис Габор е измислил холографията, най-добрите източници на такава светлина са били специални газови лампи. Едва в края на петдесетте с изобретяването на Лазера се появяват истински източници на монохроматична светлина.
Изпозлва се вфекта на Айнщай на стимулирано излъчване в среда с инверсна населеност.
Какво представлява това?
При крушка с нажежаема жичка, както и почти навсякъде в природата имаме нормална населеност на средата. Мнозинството частици на средата с ниско енергийно ниво и под въздействието на енергия (при нажежаемата жичка това е топлината от проичащия ток) час от частиците получават висока енергия и преминават в по-горно енергийно ниво. След кратък престой на това ниво те самоволно отделят квант светлина и се връщат в дефолтското долно енергийно ниво.
При инверсната населеност се използват материали, които са способно да осигурят дълъг престой на частиците им в горно енергийно ниво. Когато се внесе енергия по-големият брой частици остават за дълго време на високото енергийно ниво. Ако някоя от тях самоволно отдели квант и се върне в долното енергийно ниво то този квант светлина при движението си в материала "удря" другите частици във високо енергийно ниво и те от "удара" отделят квант светлина точно копие на кванта, който ги е ударил. Съответно те удрят друг, който създава точно копие, 4,5,7,100000 и т.н. Такава среда с инверсна населеност може да се използва за усилване на електро-магнитни сигнали.
Обаче, ако се сложи резонтатор - примерно от единия край огледало по оста, а от другия край полу-прозрачно огледало се създават условия електромагнитната вълна (светлина) да резонира и по този начин да се генерира електромагнитна вълна, която е само с една честота (дължона на вълната) , да е строго насочена по една ос и да бъде кохерентна и способна на интерференция и дифракция.
Как работи холографията?
В помещението където е предмета се използва за осветление докато се прави холограмата само лазерна светлина.
За да има интерференция лазерния сноп по някакъв начин (примерно с полу-прозрачно огледало) се разделя на две еднакви части. Едната част от светлината се насочва и разширява така, че да освети предмета. За да се запише (регистрира) светлината се използва фотографска пластина (плака) от типа на фотографска плака за черно-бяла фотография, но произведена със специални х-ки. Какви по-нататък. Та значи 1/2 от лазера осветява предмета около който е закрепена фотографската плака за холография, а другата половина от лазера се насочва и разширява директно върхи фотографската плака. По време на записа на холограмата въху фотографската плака попада светлинатга отразена от предмета (нарича се предметен сноп) и светлината от другия лъч, която директно попада върху пластината - нарича се опорен лъч.
По време на записа на холограмата на фотографската плака се регистрира (записва) интерференчната картина от предметния и от опорния сноп. След проявяване на плаката се получава запис на дифракционната решетка, която се е получила от взаимодействието на двата снопа.
Т.е. при осветяване на записната дифракционна решетка с опорния лъч (т.е. с лазерна светлина) се получава оригиналналния предметен сноп светлина, която е направила дифракционната решетка.
Интересна особеност на холограмата е, че всеки участък от плаката носи информация за пълния образ на предмета. Т.е. "счупването" на холограма на две части води до получаване на две холограми, които съдържат информация за целия предмет и той е цял на тях. Разбира се в природата все нещо трябва да се загуби при махане на част от информацията - и в холографията е така - губи се переспектива. Т.е. всяка половина на холограмата съдържа информация за 1/2 переспективата на предмета - т.е. едната половина (ако е ляво-дясна) ще съдържа повече информация за левия или десния ъгъл на гледане (аналогично и за горе-долу) и би се намалил ъгъла на виждане на предмета от всяко парче, но не и цялата информация.
За да може да се създаде качествена холограма трябва да се осигури пълна статичност на интеференчната картина по време на експозицията. Всяко отклонение от порядъка на повече от дължината на вълната (червената светлина е около 760-780 нано метра, зелената е около 520-560 нано метра, синята е около 400 нм) ще доведе до разваляне на холограмата.
За да се случи това е необходимо отсъствието на каквито и да е вибрации.
Затова трябва да се използват помещения, които са в мазета на сгради без асансьори в тях, да липсва голям транспортен поток в близост до сградата - никакво преминаване на трамваи, камини, леки коли и т.н. Трябва да се използват специални виброгасителни маси.
Например се използва помещение с бетонен под, на който върху стари полу-надути автомобилни гуми е добавен тежък бетонен плот, също така са подходящи и сандъци пълни с пясък, както и надуваеми дюшеци полу-надути с цел да се осигури липсата на каквато и да е вибрация.
По тази причина не могат да се правят в стандартни условия и холограми на живи предмети, защото дишането, пулсирането на сърцето и гръвоносните съдове са достатъчни за да развялят интерференчната картина.
Но има и тук решение, но то удра в цената.
Могат да се изполват импулсни лазери, примерно рубинов, които излъчват цялата си енергия под формата на единичен импулс с продължителност няколко стотин нано секунди. За този кратък период от време всеки обект е статичен и неподвижен.
За съжаление цената на такива лазери е много голяма и не са по джоба на отделен човек. Например струват десетки хиляди евро.
Всичко това накратко:
https://www.vbox7.com/play:46f9790c