Как голограммы образуют трехмерные изображения

Если вы носите деньги, водительские права или кредитные карты, вы носите с собой голограммы. Голограмма голубя на карте Visa может быть самой знакомой. Радужная птица меняет цвет и, кажется, начинает двигаться, когда вы наклоняете карту. В отличие от птицы на традиционной фотографии, голографическая птица - это трехмерное изображение. Голограммы образованы интерференцией световых лучей от лазера.

Как лазеры делают голограммы

Голограммы сделаны с использованием лазеров, потому что лазерный свет "когерентен". Это означает, что все фотоны лазерного света имеют одинаковую частоту и разность фаз. Расщепление лазерного луча дает два луча одного цвета (монохроматический). Напротив, обычный белый свет состоит из множества различных частот света. Когда белый свет дифрагируется, частоты разделяются, образуя радугу цветов.

В обычной фотографии свет, отраженный от объекта, падает на полосу пленки, которая содержит химическое вещество (то есть бромид серебра), которое реагирует на свет. Это дает двумерное представление предмета. Голограмма формирует трехмерное изображение, потому что регистрируются световые интерференционные картины, а не только отраженный свет. Чтобы это произошло, лазерный луч разделяется на два луча, которые проходят через линзы для их расширения. Один луч (опорный луч) направляется на высококонтрастную пленку. Другой луч направлен на объект (луч объекта). Свет от луча объекта рассеивается предметом голограммы. Часть этого рассеянного света идет к фотопленке. Рассеянный свет от объектного луча не в фазе с опорным лучом, поэтому, когда два луча взаимодействуют, они образуют интерференционную картину.

Интерференционная картина, записанная пленкой, кодирует трехмерную картину, потому что расстояние от любой точки на объекте влияет на фазу рассеянного света. Однако есть предел тому, как может выглядеть «трехмерная» голограмма. Это связано с тем, что луч объекта попадает в цель только в одном направлении. Другими словами, голограмма отображает только перспективу с точки зрения объектного луча. Таким образом, хотя голограмма меняется в зависимости от угла обзора, вы не можете видеть за объектом.

Просмотр голограммы

Голографическое изображение - это интерференционная картина, которая выглядит как случайный шум, если не смотреть при правильном освещении. Магия происходит, когда голографическая пластина освещается тем же светом лазерного луча, который использовался для ее записи. Если используется другая частота лазера или другой тип освещения, восстановленное изображение не будет точно соответствовать оригиналу. Тем не менее наиболее распространенные голограммы видны в белом свете. Это объемные голограммы отражательного типа и радужные голограммы. Голограммы, которые можно просматривать в обычном свете, требуют специальной обработки. В случае радужной голограммы стандартная передающая голограмма копируется с использованием горизонтальной щели. Это сохраняет параллакс в одном направлении (чтобы перспектива могла двигаться), но вызывает изменение цвета в другом направлении.

Использование Голограмм

Нобелевская премия по физике 1971 года была присуждена венгерско-британскому ученому Деннису Габору «за изобретение и разработку голографического метода». Первоначально голография была техникой, используемой для улучшения электронных микроскопов. Оптическая голография не взлетела до изобретения лазера в 1960 году. Хотя голограммы были сразу популярны в искусстве, практическое применение оптической голографии отставало до 1980-х годов. Сегодня голограммы используются для хранения данных, оптической связи, интерферометрии в технике и микроскопии, безопасности и голографического сканирования.

Интересные факты голограммы

Если вы разрежете голограмму пополам, каждый фрагмент будет содержать изображение всего объекта. Напротив, если вы разрежете фотографию пополам, половина информации будет потеряна.
Один из способов скопировать голограмму состоит в том, чтобы осветить ее лазерным лучом и поместить новую фотопластинку так, чтобы она получала свет от голограммы и от исходного луча. По сути, голограмма действует как исходный объект.
Другой способ скопировать голограмму - это тиснить ее, используя оригинальное изображение. Это работает так же, как записи сделаны из аудиозаписей. Процесс тиснения используется для массового производства.