Holografi ... Konsept, eylem ilkesi, uygulama

Artık hologram imgesi giderek daha çok kullanılmaktadır. Hatta bazıları, bilinen iletişim araçlarının yerini alabileceğine inanıyor. Öyle ya da böyle değil, ama şimdiden çok çeşitli endüstrilerde aktif olarak kullanılmaktadır. Örneğin, hepimiz hologram etiketlerini biliriz. Çoğu üretici, bunları sahteciliğe karşı koruma aracı olarak kullanmaktadır. Aşağıdaki fotoğraf bazı hologram etiketlerini göstermektedir. Onların kullanımı, mal ve belgeleri sahtecilikten korumanın çok etkili bir yoludur.

Holografi eğitiminin tarihi

Işınların kırılması sonucunda elde edilen üç boyutlu görüntü nispeten incelenmeye başlandı. Bununla birlikte, zaten onun tarihinin varlığı hakkında konuşabiliriz. İngiliz bilim adamı Dennis Gabor, ilk kez 1948'de hologramın ne olduğunu belirledi. Bu keşif çok önemli, ancak o zamanlardaki önemi henüz açık değildi. 1950'lerde çalışan araştırmacılar, holografi gelişiminde çok önemli bir özellik olan tutarlılıkla bir ışık kaynağının bulunmaması nedeniyle acı çekti. İlk lazer 1960 yılında üretildi. Bu cihazla, yeterli tutarlılığa sahip ışık elde etmek mümkündür. Юрис Упатниекс ve Иммет Лейт, Amerikalı bilim adamları, ilk hologramların yaratılması için kullandılar. Yardımları ile nesnelerin üç boyutlu görüntüleri elde edildi.

Daha sonraki yıllarda araştırma devam etti. O zamandan beri holografi kavramının incelendiği yüzlerce bilimsel makale yayınlandı ve bu yöntemle ilgili bir dizi kitap yayınlandı. Bununla birlikte, bu eserler genel okuyucuya değil uzmanlara hitap ediyor. Bu makalede, mevcut tüm dil hakkında konuşmaya çalışacağız.

Holografya nedir?

Aşağıdaki tanımı önerebiliriz: holografi, bir lazer vasıtasıyla elde edilen hacimsel bir fotoğraftır. Bununla birlikte, bu tanım tamamen tatminkâr değildir, zira başka birçok üç boyutlu fotoğrafçılık türü vardır. Bununla birlikte, en önemli unsuru yansıtmaktadır: holografi, bir nesnenin görünümünü "kaydetmek" üzere izin veren teknik bir yöntemdir; Yardımıyla gerçek bir nesneye benzeyen üç boyutlu bir görüntü elde ediyoruz; Lazerlerin kullanımı gelişiminde belirleyici bir rol oynadı.

Holografi ve uygulamaları

Holografya çalışması sıradan fotoğraf ile ilgili birçok soruyu aydınlatmayı mümkün kılar. Görsel bir sanat olarak, 3B görüntü, çevreye olan dünyayı daha doğru ve doğru bir şekilde yansıtmanıza olanak tanıdığından, üçüncü bir resim de diğerine meydan okuyabilir.

Bilim adamları, bazen o insanlarda veya diğer yüzyıllarda bilinen iletişim yoluyla, insanlık tarihinde epokları ayırırlar. Örneğin, Eski Mısır'da var olan hiyeroglifleri, 1450'de bir matbaanın icatıyla ilgili olarak söyleyebilirsiniz . Günümüzde gözlemlenen teknik gelişmeyle bağlantılı olarak, televizyon ve telefon gibi yeni iletişim araçları baskın bir konuma gelmiştir. Her ne kadar holografik ilke henüz emekleme aşamasındaysa da, medyadaki kullanımından söz edersek, gelecekteki aygıtların bilinen iletişim araçlarının yerini alabileceğini ya da en azından kullanım alanlarını genişletebileceğini düşünmek için nedenler vardır.

Bilimkurgu edebiyatı ve kitlesel basında yanlış, çarpıtılmış ışıkta genellikle bir holograf bulunur. Genellikle bu yöntem hakkında yanlış bir düşünce yaratırlar. İlk kez görülen hacimsel görüntü, büyüler. Bununla birlikte, yapısının ilkesinin fiziksel açıklaması daha az etkileyici değildir.

Girişim paterni

Nesneleri görme kabiliyeti, onlara göre kırılmış veya onlardan yansıyan ışık dalgalarının gözümüze düştüğü gerçeğine dayanır. Nesneden yansıtılan ışık dalgaları, bu nesnenin şekline karşılık gelen dalga cephesinin şekli ile karakterize edilir. Karanlık ve ışıklı bantların (veya çizgilerin) bir resmi, müdahale eden iki hafif tutarlı dalga grubu oluşturur. Hacimsel holografi nasıl şekillendirilir. Bu durumda, her bir özel durumdaki bu bantlar, yalnızca birbirinin etkileşime giren dalgaların dalga biçimine bağlı olan bir kombinasyon oluşturur. Bu resim parazit olarak adlandırılır. Dalgalara karışan bir yere yerleştirilirseniz, örneğin fotoğrafik bir plakaya sabitlenebilir .

Çeşitli hologramlar

Nesneden yansıyan dalga cephesini kaydetmenize (kayıt yapmanıza) izin veren bir şekilde, sonra gözlemcinin gerçek nesneyi gördüğünü düşündüğünü ve holografi olduğunu geri yükleyin. Bu, ortaya çıkan görüntünün gerçek nesne ile aynı boyutta üç boyutlu olması gerçeği ile açıklanan bir efekttir.

Kafa karışıklığı kolay birçok farklı türdeki hologram vardır. Belirli bir türünü benzersiz şekilde belirlemek için, dört veya beş tane sıfat kullanmalısınız. Pek çok kişiden yalnızca modern holografının kullandığı ana sınıfları göz önüne alacağız. Bununla birlikte, önce kırınım gibi bir dalga fenomeni hakkında biraz bilgi vermemiz gerekiyor. Dalga cephesini tasarlamamızı (veya daha doğrusu yeniden yapılandırmamızı sağlar) sağlar.

kırınım

Işık yolunda bir nesne varsa, gölge oluşturur. Işık, kısmen gölge alanına giden bu cisim etrafında dolaşır. Bu etkiye kırınım denir. Bu, ışığın dalga doğası ile açıklanır, ancak onu kesinlikle açıklamak zordur.

Işık yalnızca çok küçük bir açıdan gölge bölgesine nüfuz eder, bu yüzden neredeyse fark etmiyoruz. Bununla birlikte, yolda çok küçük engeller varsa, bunlar arasındaki aralıklar ışık dalgasının sadece birkaç dalga boyunu oluşturuyor, bu etki oldukça farkedilir hale geliyor.

Dalga cephesi büyük tek bir engele dayanıyorsa, ilgili kısmı düşer, bu da verilen wavefrontun kalan bölgesini hemen hemen hiç etkilemez. Bir sürü küçük engel yoluna girerse, engelden öteye geçen ışık niteliksel olarak farklı bir dalga cephesine sahip olacak şekilde kırınım sonucu değişir.

Dönüşüm o kadar güçlü ki ışık, diğer yönde bile yayılmaya başlıyor. Diffraction, orijinal dalga cephesini ondan tamamen farklı bir dalga biçimine dönüştürmemizi sağlar. Böylece, kırınım, yeni bir dalga cephesi elde etmenin mekanizmasıdır. Yukarıda tarif edildiği gibi onu oluşturan cihaza bir kırınım ızgarası denir . Bu konuyu daha ayrıntılı olarak konuşalım.

Kırılma ızgarası

Üzerine ince düz paralel paralel çizgiler (çizgiler) bulunan küçük bir plakadır. Bunlar yüz milimetre hatta bin milimetre arasında aralıklarla bulunurlar. Yolda olan lazer ışını birkaç bulanık bulanık karanlık ve parlak bantlardan oluşan ızgarayla karşılaşırsa ne olur? Parçası kafesin içinden düz geçecek ve kısmen bükülecektir. Böylece, ızgarayı orijinal ışına belli bir açıda bırakan ve her iki tarafında olan iki yeni kiriş oluşturulmuştur. Bir lazer ışınının, örneğin bir düzlemsel dalga cephesine sahip olması durumunda, onun tarafından yanal olarak oluşturulmuş iki yeni kirişin de düzlem dalga cepheleri olacaktır. Böylece, bir lazer ışını kırınım ızgarasıyla geçirerek, iki yeni wavefront (düz) oluşturuyoruz. Görünüşe göre, kırınım ızgarası bir hologramın en basit örneği olarak düşünülebilir.

Hologramın kaydı

Holografyanın temel prensiplerine giriş, iki düzlemsel dalga cephesinin incelenmesi ile başlanmalıdır. Etkileşim, onlar ekran ile aynı yere yerleştirilen bir fotoğrafik plakaya kaydedilen bir girişim paterni oluştururlar. Holografi işleminin bu aşamasına (ilk olarak), hologramın kaydı (veya kaydı) denir.

Görüntü kurtarma

Düzlem dalgalarından birinin A, ikincisinin B olduğu varsayılacaktır. Dalga A'ya referans dalga, B'nin objektif dalgası, yani görüntünün sabitlenmiş cisimden yansıyacağını varsayacağız. Referans dalgasından hiçbir şey farklı olamaz. Bununla birlikte, üç boyutlu gerçek bir nesnenin bir hologramını oluştururken, nesneden yansıyan ışığın çok daha karmaşık bir dalga önü oluşur.

Fotografik filmde (yani, kırınım ızgarasının resmi) sunulan girişim püskürmesi - bu, hologramdır. Referans birincil kirişin (düzlem dalga cephesine sahip bir lazer ışığı demeti) yoluna yerleştirilebilir. Bu durumda her iki tarafta iki yeni dalga cephesi oluşur. Bunlardan birincisi, dalga B ile aynı yönde yayılım gösteren dalga konusu önün tam bir kopyasıdır. Yukarıda açıklanan aşamaya görüntü yeniden yapılandırılması denir.

Holografik süreç

İki düzlemli tutarlı dalganın bir fotografik plakaya kaydetmesinden sonra ortaya çıkan parazit modeli, bu dalgalardan birinin aydınlatılması durumunda başka bir düzlem dalganın yeniden yapılandırılmasını sağlayan bir cihazdır. Böylece, holografik süreç aşağıdaki aşamalardan oluşur: kayıt ve hologram biçiminde dalga öncülünün "depolanması" (girişim kalıbı) ve referans dalgası hologramı geçerken herhangi bir zamanda geri kazanım.

Nesnel dalga cephesi aslında herhangi biri olabilir. Örneğin, tutarlı bir referans dalga ise, bazı gerçek nesnelerden yansıyabilir. Tutarlılığı olan herhangi iki dalga cephesinden oluşan girişim modeli, bu cephelerden birinin kırılma yoluyla başka bir cepheye dönüştürülebilmesini sağlayan bir cihazdır. Burada, fenomenin anahtarı, holografi gibi gizli. Bu mülkü keşf eden ilk kişi Dennis Gabor'du.

Hologramın oluşturduğu görüntünün gözlenmesi

Günümüzde, hologramları okumak için özel bir cihaz kullanılıyor - bir holografik projektör. Bir resmi iki-üç boyutlu hale getirebilirsiniz. Bununla birlikte, basit hologramları görüntülemek için, bir hologram projektörüne hiç gerek yoktur. Bu tür görüntülerin nasıl görüntüleneceğini kısaca açıklayalım.

En basit hologramın oluşturduğu görüntüyü izlemek için yaklaşık olarak gözden 1 metrelik bir mesafeye yerleştirmeniz gerekir. Kırılma ızgarası sayesinde, düzlem dalgalarının (yeniden oluşturulduğu) yönde görünmesi gerekir. Gözlemcinin gözüne düşen düzlem dalgaları olduğu için, hologram imgesi de düz. Önümüzde, karşılık gelen lazer ışınımı ile aynı renkteki ışığın yüzeyi ile eşit olarak aydınlanan "kör bir duvar" gibi görünüyor . Bu "duvar" özel özelliklerden yoksun olduğu için ne kadar uzakta olduğunu belirlemek mümkün değildir. Sanki sonsuzlukta bulunan geniş bir duvara bakıyormuş gibi görünüyorsunuz, ancak yalnızca küçük bir "pencere", yani bir hologram aracılığıyla görebileceğiniz bir bölümünü görüyorsunuz. Sonuç olarak, bir hologram, üzerinde dikkat çekici bir şey görmediğimiz düzgün parlak bir yüzeydir.

Kırılma ızgarası (hologram) birkaç basit efekti gözlemlememizi sağlar. Ayrıca, farklı bir türdeki hologramları kullanarak da gösterilebilirler. Kırınım ızgarasını geçiren ışık ışını bölünür, iki yeni kiriş oluşur. Lazer ışın demetleri yardımıyla, herhangi bir kırınım ızgarasını aydınlatmak mümkündür. Bu durumda, radyasyon kaydedildiğinde kullanılan renkten farklı olmalıdır. Renk kirişinin bükülme açısı hangi renge sahip olduğuna bağlıdır. Kırmızı ise (en uzun dalga), böyle bir ışın en küçük dalga boyuna sahip olan mavi bir kirişten daha büyük bir açıyla eğilir.

Kırınım ızgarası sayesinde, tüm renklerin, yani beyazın bir karışımını atlayabilirsiniz. Bu durumda, bu hologramın her bir renk bileşeni kendi açısı altında eğrilir. Çıkışta, prizma tarafından oluşturulana benzer bir spektrum oluşturulur.

Izgaralama vuruşlarının yerleştirilmesi

Kırılma ızgarasının ızgaraları, ışınların eğriliğinin farkedilebilmesi için birbirine çok yakın olmalıdır. Örneğin, kırmızı bir kirişi 20 ° kıvırmak için, konturlar arasındaki mesafenin 0,002 mm'yi geçmemesi gereklidir. Daha yakından yerleştirilirlerse, ışık ışını daha da bükülmeye başlar. Bu ızgarayı "kaydetmek" için, çok ince detaylar kaydedebilen bir fotoğraf plakasına ihtiyacınız var. Buna ek olarak, plakanın maruz kalma sırasında ve kayıt sırasında mükemmel şekilde hala kalması gereklidir.

En ufak bir hareketle bile, resim belirgin şekilde bulaşabilir ve o kadar çok farkedilemez. Bu durumda, bir girişim modeli değil, yüzeyinde düzgün siyah veya gri bir cam levha görürüz. Elbette, bu durumda, kırınım ızgarasının ürettiği kırınım etkileri çoğaltılamaz.

İletim ve yansıtma hologramları

Bizim tarafımızdan kabul edilen kırılma ızgarasına iletim ızgarası denir, çünkü ışın parmaklıktan geçen ışıkta hareket eder. Izgara çizgilerini şeffaf plakaya değil, aynanın yüzeyine uygularsak, yansıtıcı bir kırınım ızgarası elde ederiz. Farklı açılardan farklı renklerin ışıklarını yansıtıyor. Buna göre, yansıtma ve bulanıklık olmak üzere iki büyük hologram sınıfı vardır. Birincisi yansıyan ışıkta, ikincisi iletilen ışıkta gözlemlenir.