Sådan fungerer hologrammer

Hvis du vil se et hologram, du behøver ikke se meget længere end din pengepung. Der er hologrammer på de fleste kørekort, ID -kort og kreditkort. Hvis du ikke er gammel nok til at køre bil eller bruge kredit, du kan stadig finde hologrammer rundt om i dit hjem. De er en del af cd'en, DVD og software emballage, samt næsten alt, der sælges som "officielle merchandise".

Desværre, disse hologrammer - som findes for at gøre forfalskning vanskeligere - er ikke særlig imponerende. Du kan se ændringer i farver og former, når du flytter dem frem og tilbage, men de ligner normalt bare funklende billeder eller farveudstrygninger. Selv de masseproducerede hologrammer, der indeholder film- og tegneseriehelte, kan mere ligne grønne fotografier end fantastiske 3D-billeder.

På den anden side, store hologrammer, belyst med lasere eller vist i et mørkt rum med omhyggeligt rettet belysning, er utrolige. De er todimensionale overflader, der viser absolut præcise, tredimensionelle billeder af virkelige objekter. Du behøver ikke engang at bruge særlige briller eller kigge gennem en View-Master for at se billederne i 3D.

Hvis du ser på disse hologrammer fra forskellige vinkler, du ser objekter fra forskellige perspektiver, ligesom du ville, hvis du kiggede på et ægte objekt. Nogle hologrammer ser endda ud til at bevæge sig, når du går forbi dem og ser på dem fra forskellige vinkler. Andre ændrer farver eller inkluderer visninger af helt andre objekter, alt efter hvordan du ser på dem.

Hologrammer har også andre overraskende træk. Hvis du skærer en i halve, hver halvdel indeholder hele visninger af hele det holografiske billede. Det samme gælder, hvis du skærer et lille stykke ud - selv et lille fragment vil stadig indeholde hele billedet. Oven i købet, hvis du laver et hologram af et forstørrelsesglas, den holografiske version forstørrer de andre objekter i hologrammet, ligesom en rigtig.

Når du kender principperne bag hologrammer, det er let at forstå, hvordan de kan alt dette. Denne artikel vil forklare, hvordan et hologram, lys og din hjerne arbejder sammen gør det klart, 3D-billeder. Alle et holograms egenskaber kommer direkte fra den proces, der blev brugt til at oprette det, så vi starter med en oversigt over, hvad det kræver at lave en.

Særlig tak til Dr. Chuck Bennett , Professor i fysik ved University of North Carolina i Asheville, for hans hjælp med denne artikel.

1. Lav et hologram
2. Krav til arbejdsområde
3. Hologrammer og fotografier
4. Hologrammer og lys
5. Lysrefleksion
6. Indfangning af udkanterne
7. Blegning af emulsionen
8. Afkodning af udkanterne
9. Genskabelse af objektstrålen
10. Andre hologramtyper
11. Flere billeder

Lav et hologram

Det kræver ikke ret mange værktøjer at lave et hologram. Du kan lave en med:

• EN laser :Røde lasere, som regel helium-neon (HeNe) lasere, er almindelige inden for holografi. Nogle hjemmeholografi -eksperimenter er afhængige af dioderne fra røde laserpointer, men lyset fra en laserpeger har en tendens til at være mindre sammenhængende og mindre stabil, hvilket kan gøre det svært at få et godt image. Nogle typer hologrammer bruger også lasere, der producerer forskellige farver. Afhængigt af hvilken laser du bruger, du kan også have brug for en lukker at kontrollere eksponeringen.
• Linser: Holografi omtales ofte som "linseløs fotografering, "men holografi kræver linser. Dog er et kameras linse fokuserer lys, mens linserne, der bruges til holografi, får strålen til at sprede sig.
• EN strålesplitter :Dette er en enhed, der bruger spejle og prismer til at dele en lysstråle i to stråler.
• Spejle :Disse leder lysstrålerne til de korrekte placeringer. Sammen med linserne og strålesplitteren, spejlene skal være helt rene. Snavs og snavs kan nedbryde det endelige billede.
• Holografisk film :Holografisk film kan optage lys i en meget høj opløsning, hvilket er nødvendigt for at oprette et hologram. Det er et lag lysfølsomme forbindelser på en gennemsigtig overflade, som fotografisk film. Forskellen mellem holografisk og fotografisk film er, at holografisk film skal kunne registrere meget små ændringer i lys, der finder sted over mikroskopiske afstande. Med andre ord, det skal have en meget fin korn . I nogle tilfælde, hologrammer, der bruger en rød laser, er afhængige af emulsioner, der reagerer stærkest på rødt lys.

Der er mange forskellige måder at arrangere disse værktøjer på - vi holder os til en grundlæggende transmission hologram opsætning for nu.

1. Laseren peger mod strålesplitteren, som deler lysstrålen i to dele.
2. Spejle leder stierne for disse to bjælker, så de rammer deres tilsigtede mål.
3. Hver af de to stråler passerer gennem en divergerende linse og bliver til et bredt lysstrøg frem for en smal stråle.
4. En stråle, det objekt bjælke, reflekterer ud af objektet og ind på den fotografiske emulsion.
5. Den anden stråle, det reference bjælke, rammer emulsionen uden at reflektere ud af andet end et spejl.

I det næste afsnit ser vi på krav til arbejdsområde.

Der er to grundlæggende kategorier af hologrammer - transmission og refleksion. Transmissionshologrammer skaber et 3D-billede, når monokromatisk lys, eller lys, der alle er en bølgelængde, rejser gennem dem. Refleksionshologrammer skaber et 3-D-billede, når laserlys eller hvidt lys reflekteres ud af deres overflade. For enkelthedens skyld, denne artikel diskuterer transmissionshologrammer set ved hjælp af en laser, medmindre det er angivet.

Krav til arbejdsområde

At få et godt image kræver et passende arbejdsområde. På nogle måder, kravene til dette rum er strengere end kravene til dit udstyr. Jo mørkere rummet er, des bedre. En god mulighed for at tilføre rummet lidt lys uden at påvirke det færdige hologram er et sikkerhedslys, som dem, der bruges i mørkerum. Da mørkestue safelights ofte er røde, og holografi ofte bruger rødt lys, der er grønne og blågrønne sikkerhedslys fremstillet specielt til holografi.

Holografi kræver også en arbejdsflade, der kan holde udstyret helt stille - det kan ikke vibrere, når du går over rummet eller når biler kører udenfor. Holografilaboratorier og professionelle studier bruger ofte specialdesignede borde, der har bikageformede understøttelseslag, der hviler på pneumatisk ben. Disse er under bordets øverste overflade, og de dæmper vibrationer. Du kan lave dit eget holografibord ved at placere oppustede inderrør på et lavt bord, læg derefter en kasse fuld af et tykt lag sand oven på den. Sandet og de indre rør vil spille rollen som det professionelle bords honningkager og pneumatiske understøtninger. Hvis du ikke har plads nok til et så stort bord, du kan improvisere ved hjælp af kopper sand eller sukker til at holde hvert stykke udstyr, men disse vil ikke være lige så stabile som et større setup.

For at lave klare hologrammer, du skal også reducere vibrationer i luften. Varme- og klimaanlæg kan blæse luften rundt, og det kan bevægelsen af ​​din krop også dit åndedrag og endda spredningen af ​​din kropsvarme. Af disse grunde, skal du slukke for varme- og kølesystemet og vente et par minutter efter opsætning af dit udstyr for at lave hologrammet.

Disse forholdsregler lyder lidt som råd om fotografering taget til det ekstreme - når du tager billeder med et kamera, du skal holde dit objektiv rent, kontrollere lysniveauer og holde kameraet helt stille. Dette skyldes, at det at lave et hologram er meget som at tage et billede med et mikroskopisk detaljeringsniveau. Vi vil se på, hvordan hologrammer er som fotografier i det næste afsnit.

Hologrammer og fotografier

Når du tager et billede med et filmkamera, fire grundlæggende trin sker på et øjeblik:

1. En lukker åbnes.
2. Lys passerer gennem en linse og rammer den fotografiske emulsion på et stykke film.
3. En lysfølsom forbindelse kaldet sølvhalogenid reagerer med lyset, optagelse af dens amplitude, eller intensitet, som det afspejler sig ude fra scenen foran dig.
4. Lukkeren lukker.

Du kan foretage mange ændringer i denne proces, som hvor langt lukkeren åbner, hvor meget linsen forstørrer scenen, og hvor meget ekstra lys du tilføjer til blandingen. Men uanset hvilke ændringer du foretager, de fire grundlæggende trin er stadig de samme. Ud over, uanset ændringer i opsætningen, det resulterende billede er stadig blot en registrering af intensiteten af ​​reflekteret lys. Når du udvikler filmen og laver et tryk af billedet, dine øjne og hjerne tolker det lys, der reflekteres fra billedet som en repræsentation af det originale billede. Du kan lære mere om processen i Sådan fungerer Vision, Hvordan kameraer fungerer, og hvordan film fungerer.

Ligesom fotografier, hologrammer er optagelser af reflekteret lys. At lave dem kræver trin, der ligner det, der kræves for at lave et fotografi:

1. En lukker åbner eller bevæger sig ud af en lasers vej. (I nogle opsætninger, -en pulserede laser affyrer en enkelt lyspuls, eliminerer behovet for en lukker.)
2. Lyset fra objektstrålen reflekterer fra et objekt. Lyset fra referencestrålen omgår objektet fuldstændigt.
3. Lyset fra begge stråler kommer i kontakt med den fotografiske emulsion, hvor lysfølsomme forbindelser reagerer på det.
4. Lukkeren lukker, blokerer lyset.

Ligesom med et fotografi, resultatet af denne proces er et stykke film, der har registreret det indgående lys. Imidlertid, når du udvikler den holografiske plade og ser på den, hvad du ser er lidt usædvanligt. Udviklet film fra et kamera viser dig en negativ udsigt til den originale scene - områder, der var lyse, er mørke, og omvendt. Når man ser på det negative, du kan stadig få en fornemmelse af, hvordan den originale scene så ud.

Men når du ser på et udviklet stykke film, der bruges til at lave et hologram, du kan ikke se noget, der ligner den originale scene. I stedet, du kan se en mørk filmramme eller et tilfældigt mønster af linjer og hvirvler. At gøre denne filmramme til et billede kræver ret belysning . I en smitte hologram, monokromatisk lys skinner gennem hologrammet for at lave et billede. I en afspejling hologram, monokromatisk eller hvidt lys reflekterer ud af hologrammets overflade for at lave et billede. Dine øjne og hjerne fortolker lyset, der skinner igennem eller reflekterer fra hologrammet som en repræsentation af et tredimensionelt objekt. De hologrammer, du ser på kreditkort og klistermærker, er refleksionshologrammer.

Du har brug for den rigtige lyskilde for at se et hologram, fordi det registrerer lysets fase og amplitude som en kode. I stedet for at optage et enkelt mønster af reflekteret lys fra en scene, det registrerer interferens mellem referencebjælken og objektstrålen. Det gør dette som et lille mønster interferens udkant . Hver kant kan være mindre end en bølgelængde af det lys, der bruges til at skabe dem. Afkodning af disse forstyrrelser kræver en nøgle - den nøgle er den rigtige slags lys.

Næste, vi vil undersøge præcis, hvordan lys gør interferens udkant.

Hologrammer og lys

For at forstå, hvordan interferensfrynser dannes på film, du har brug for at vide lidt om lys. Lys er en del af elektromagnetiske spektrum -den er lavet af højfrekvent elektrisk og magnetisk bølger. Disse bølger er ret komplekse, men du kan forestille dig dem som ligner bølger på vand. De har toppe og trug, og de rejser i en lige linje, indtil de støder på en forhindring. Hindringer kan absorbere eller afspejle lys, og de fleste objekter gør noget af begge dele. Refleksioner fra helt glatte overflader er spekulære , eller spejllignende, mens reflekser fra ru overflader er diffus , eller spredt.

Lysets bølgelængde er afstanden fra bølgens top til den næste. Dette vedrører bølgens frekvens, eller antallet af bølger, der passerer et punkt i en given periode. Lysfrekvensen bestemmer dens farve og måles i cyklusser i sekundet, eller Hertz (Hz). Farver i den røde ende af spektret har lavere frekvenser, mens farver i den violette ende af spektret har højere frekvenser. Lysets amplitude, eller bølgernes højde, svarer til dens intensitet.

hvid lys, som sollys, indeholder alle de forskellige lysfrekvenser, der rejser i alle retninger, herunder dem, der ligger uden for det synlige spektrum. Selvom dette lys giver dig mulighed for at se alt omkring dig, det er relativt kaotisk. Den indeholder masser af forskellige bølgelængder, der rejser i mange forskellige retninger. Selv bølger med samme bølgelængde kan være i en anden fase, eller justering mellem toppe og trug.

Laser lys, på den anden side, er ordnet. Lasere producerer monokromatisk lys - det har en bølgelængde og en farve. Det lys, der kommer frem fra en laser, er også sammenhængende. Alle bølgernes toppe og trug er stillet op, eller i fase. Bølgerne står i kø rumligt, eller på tværs af strålens bølge, såvel som tidsmæssigt, eller langs bjælkens længde. Du kan tjekke How Lasers Work for at se præcis, hvordan en laser gør dette.

I det næste afsnit ser vi på lysrefleksion og redundans.

Lysrefleksion

Du kan lave og se et fotografi ved hjælp af uorganiseret hvidt lys, men for at lave et hologram, du har brug for det organiserede lys fra en laser. Dette skyldes, at fotografier kun registrerer amplituden af ​​det lys, der rammer filmen, mens hologrammer registrerer forskelle i både amplitude og fase. For at filmen kan registrere disse forskelle, lyset skal starte med en bølgelængde og en fase over hele strålen. Alle bølgerne skal være identiske, når de forlader laseren.

Her er hvad der sker, når du tænder en laser for at afsløre en holografisk plade:

1. En lyssøjle forlader laseren og passerer gennem strålesplitteren.
2. De to kolonner reflekterer fra deres respektive spejle og passerer gennem deres respektive divergerende linser.
3. Objektet reflekterer ud af objektet og kombineres med referencestrålen ved den holografiske film.

Der er et par ting at huske på ved objektstrålen. Det ene er, at objektet ikke er 100 procent reflekterende - det absorberer noget af laserlyset, der når det, ændrer intensiteten af ​​objektbølgen. De mørkere dele af objektet absorberer mere lys, og de lettere dele absorberer mindre lys.

Oven i købet, objektets overflade er ru på et mikroskopisk niveau, selvom det ser glat ud for det menneskelige øje, så det forårsager en diffus refleksion. Det spreder lys i alle retninger efter lov om refleksion . Med andre ord, det forekomstvinkel, eller den vinkel, hvor lyset rammer overfladen, er den samme som dens refleksionsvinkel, eller det lys, hvormed den forlader overfladen. Denne diffuse refleksion får lys reflekteret fra hver del af objektet til at nå hver del af den holografiske plade. Det er derfor et hologram er overflødigt - hver del af pladen indeholder information om hver del af objektet.

Den holografiske plade indfanger interaktionen mellem objektet og referencebjælkerne. Vi vil se på, hvordan dette sker næste gang.

Hvis du rev ​​et hologram af en maske i halve, du kunne stadig se hele masken i hver halvdel. Men ved at fjerne halvdelen af ​​hologrammet, du fjerner også halvdelen af ​​de oplysninger, der kræves for at genskabe scenen. Af denne grund, opløsningen af ​​det billede, du ser i et halvt hologram, er ikke så god. Ud over, den holografiske plade får ikke oplysninger om områder, der er ude af dens sigtelinje , eller fysisk blokeret af objektets overflade.

Indfangning af udkanterne

Den lysfølsomme emulsion, der bruges til at skabe hologrammer, registrerer interferensen mellem lysbølgerne i reference- og objektstrålerne. Når to bølgetoppe mødes, de forstærke hinanden. Dette er konstruktiv interferens. Når en top møder et trug, de annullerer hinanden. Dette er destruktiv interferens. Du kan tænke på toppen af ​​en bølge som et positivt tal og trug som et negativt tal. På hvert punkt, hvor de to bjælker krydser hinanden, disse to tal tilføjer, enten udfladning eller forstærkning af den del af bølgen.

Det minder meget om, hvad der sker, når du sender information ved hjælp af radiobølger. Ved amplitudemodulation (AM) radiotransmissioner, du kombinerer en sinusbølge med en bølge af varierende amplituder. Ved frekvensmodulation (FM) radiotransmissioner, du kombinerer en sinusbølge med en bølge af varierende frekvenser. På den ene eller anden måde, sinusbølgen er bærebølge der er overlejret med en anden bølge, der bærer informationen.

I et hologram, de to skærende lysbølgefronter danner et mønster af hyperboloider -tredimensionelle former, der ligner hyperboler roteret omkring et eller flere fokuspunkter. Du kan læse mere om hyperboloide former på Wolfram MathWorld.

Den holografiske plade, hviler hvor de to bølgefronter støder sammen, fanger a tværsnit, eller en tynd skive, af disse tredimensionelle former. Hvis det lyder forvirrende, Forestil dig bare at se gennem siden af ​​et klart akvarium fuld af vand. Hvis du taber to sten i vandet i modsatte ender af akvariet, bølger vil spredes mod midten i koncentriske ringe. Når bølgerne støder sammen, de vil konstruktivt og destruktivt forstyrre hinanden. Hvis du tog et billede af dette akvarium og tildækkede alt undtagen en tynd skive i midten, hvad du ville se er et tværsnit af interferensen mellem to sæt bølger på et bestemt sted.

Lyset, der når den holografiske emulsion, er ligesom bølgerne i akvariet. Den har toppe og trug, og nogle af bølgerne er højere, mens andre er kortere. Sølvhalogenidet i emulsionen reagerer på disse lysbølger ligesom det reagerer på lysbølger i et almindeligt fotografi. Når du udvikler emulsionen, dele af emulsionen, der modtager mere intens lys, bliver mørkere, mens dem, der modtager mindre intens lys, forbliver lidt lysere. Disse mørkere og lysere områder bliver til forstyrrelser.

I det næste afsnit ser vi på emulsionsblegningsprocessen.

Blegning af emulsionen

Bølgernes amplitude svarer til kontrast mellem udkanterne. Bølgelængden af ​​bølgerne oversættes til form af hver udkant. Både den rumlige sammenhæng og kontrasten er et direkte resultat af laserstrålens refleksion ud af objektet.

At vende disse udkant til billeder igen kræver lys. Problemet er, at alle de små, overlappende interferenskanter kan gøre hologrammet så mørkt, at det absorberer det meste af lyset, lader meget lidt passere igennem til billedrekonstruktion. Af denne grund, behandling kræver holografisk emulsion ofte blegning ved hjælp af et blegemiddelbad. Et andet alternativ er at bruge et andet lysfølsomt stof end sølvhalogenid, såsom dikromeret gelatine, for at registrere interferenskanter.

Når et hologram er bleget, det er klart i stedet for mørkt. Dens interferens udkanter stadig eksisterer, men de har en anden brydningsindeks frem for en mørkere farve. Brydningsindekset er forskellen mellem, hvor hurtigt lyset bevæger sig gennem et medium, og hvor hurtigt det bevæger sig gennem et vakuum. For eksempel, hastigheden af ​​en bølge af lys kan ændre sig, når den bevæger sig gennem luften, vand, glas, forskellige gasser og forskellige typer film. Sommetider, dette giver synlige forvrængninger, som den tilsyneladende bøjning af en ske placeret i et halvt fuldt glas vand. Forskelle i brydningsindekset forårsager også regnbuer på sæbebobler og på oliepletter på parkeringspladser. I et bleget hologram, variationer i brydningsindekset ændrer, hvordan lysbølgerne bevæger sig igennem og reflekterer ud af interferenskanterne.

Disse udkant er som en kode. Det tager dine øjne, din hjerne og den rigtige slags lys til at afkode dem til et billede. Vi ser på, hvordan dette sker i det næste afsnit.

Hvis du laver et hologram af en scene, der indeholder et forstørrelsesglas, lyset fra objektstrålen passerer gennem glasset på vej til emulsionen. Forstørrelsesglasset spreder laserlyset, ligesom det ville med almindeligt lys. Dette spredte lys er det, der indgår i interferensmønsteret på emulsionen.

Du kan også bruge den holografiske proces til at forstørre billeder ved at placere objektet længere fra den holografiske plade. Lysbølgerne, der reflekteres af objektet, kan sprede sig længere, inden de når pladen. Du kan forstørre et vist hologram ved at bruge en laser med en længere bølgelængde til at belyse det.

Afkodning af udkanterne

De mikroskopiske interferenskanter på et hologram betyder ikke meget for det menneskelige øje. Faktisk, da de overlappende udkant er både mørke og mikroskopiske, alt hvad du sandsynligvis vil se, hvis du ser på den udviklede film af et transmissionshologram, er en mørk firkant. Men det ændrer sig, når monokromt lys passerer igennem det. Pludselig, du ser et 3D-billede på det samme sted, hvor objektet var, da hologrammet blev lavet.

Mange arrangementer finder sted på samme tid for at dette kan ske. Først, lyset passerer gennem en divergerende linse, som får monokromatisk lys - eller lys der består af en bølgelængdefarve - til at ramme hver del af hologrammet samtidigt. Da hologrammet er gennemsigtigt, det sender meget af dette lys, som passerer uændret igennem.

Uanset om de er mørke eller klare, interferenskanterne afspejle noget af lyset. Det er her tingene bliver interessante. Hver interferensfryns er som en buet, mikroskopisk spejl. Lys der rammer det følger refleksionsloven, ligesom det gjorde, da det sprang af objektet for at skabe hologrammet i første omgang. Dens indfaldsvinkel er lig med dens refleksionsvinkel, og lyset begynder at rejse i mange forskellige retninger.

Men det er kun en del af processen. Når lyset passerer rundt om en forhindring eller gennem en slids, det undergår diffraktion , eller breder sig ud. Jo mere en lysstråle spredes ud fra sin oprindelige vej, den dæmper det bliver langs kanterne. Du kan se, hvordan det ser ud ved hjælp af et akvarium med et hulpanel placeret over bredden. Hvis du taber en sten i den ene ende af akvariet, bølger vil spredes mod panelet i koncentriske ringe. Kun et lille stykke af hver ring kommer igennem hvert hul i panelet. Hver af de små stykker vil blive ved med at sprede sig på den anden side.

Denne proces er et direkte resultat af lyset, der bevæger sig som en bølge - når en bølge bevæger sig forbi en forhindring eller gennem en slids, dens bølge front udvides på den anden side. Der er så mange slidser blandt interferenskanterne i et hologram, at det fungerer som en diffraktionsgitter , får masser af krydsende bølgefronter til at dukke op i et meget lille rum.

Genskabelse af objektstrålen

Diffraktionsgitteret og reflekterende overflader inde i hologrammet genskabe den originale objektstråle. Denne stråle er absolut identisk med den originale objektstråle, før den blev kombineret med referencebølgen. Det er det, der sker, når du lytter til radio. Din radiomodtager fjerner sinusbølgen, der bar den amplitude- eller frekvensmodulerede information. Informationsbølgen vender tilbage til sin oprindelige tilstand, før den blev kombineret med sinusbølgen til transmission.

Strålen bevæger sig også i samme retning som den originale objektstråle, spredes som det går. Da objektet var på den anden side af den holografiske plade, strålen bevæger sig mod dig. Dine øjne fokuserer dette lys, og din hjerne fortolker det som et tredimensionelt billede placeret bag det gennemsigtige hologram. Det lyder måske langt ude, men du støder på dette fænomen hver dag. Hver gang du ser i et spejl, du ser dig selv og omgivelserne bag dig, som om de var på den anden side af spejlets overflade. Men de lysstråler, der laver dette billede, er ikke på den anden side af spejlet - det er dem, der hopper ud af spejlets overflade og når dine øjne. De fleste hologrammer fungerer også som farvefiltre , så du ser objektet som den samme farve som laseren, der blev brugt i dets oprettelse frem for dens naturlige farve.

Dette virtuelle billede stammer fra lyset, der rammer interferenskanterne og spreder sig på vej til dine øjne. Imidlertid, lys, der rammer baglæns side af hver fryns gør det modsatte. I stedet for at bevæge sig opad og divergerende, den bevæger sig nedad og konvergerer. Det bliver til en fokuseret gengivelse af objektet - a ægte billede at du kan se, hvis du lægger en skærm i dens vej. Det virkelige billede er pseudoskopisk , eller vendt tilbage til forsiden - det er det modsatte af det virtuelle billede, som du kan se uden hjælp af en skærm. Med den rigtige belysning, hologrammer kan vise begge billeder på samme tid. Imidlertid, i nogle tilfælde, om du ser det virkelige eller det virtuelle billede, afhænger af hvilken side af hologrammet, der vender mod dig.

Din hjerne spiller en stor rolle i din opfattelse af begge disse billeder. Når dine øjne registrerer lyset fra det virtuelle billede, din hjerne fortolker det som en lysstråle, der reflekteres fra et reelt objekt. Din hjerne bruger flere tegn , inklusive, skygger, forskellige objekters relative positioner, afstande og parallaks , eller forskelle i vinkler, at tolke denne scene korrekt. Den bruger de samme tegn til at fortolke det pseudoskopiske virkelige billede.

Denne beskrivelse gælder for transmissionshologrammer fremstillet med sølvhalogenidemulsion. Næste, vi ser på nogle andre typer hologrammer.

Du kan beskrive alle interaktioner mellem objektet og referencebjælker, såvel som formerne for interferenskanter, ved hjælp af matematiske ligninger. Dette gør det muligt at programmere en computer til at udskrive et mønster på en holografisk plade, at skabe et hologram over et objekt, der faktisk ikke eksisterer.

Andre hologramtyper

De hologrammer, du kan købe som nyheder eller se på dit kørekort, er afspejling hologrammer. Disse masseproduceres normalt ved hjælp af en stemplingsmetode. Når du udvikler en holografisk emulsion, overfladen af ​​emulsionen falder sammen som sølvhalogenidkornene er reduceret til rent sølv. Dette ændrer strukturen af ​​emulsionens overflade. En metode til masseproducerende hologrammer er at belægge denne overflade i metal for at styrke den, derefter bruge det til at stemple interferensmønsteret i metalfolie. Meget af tiden, du kan se disse hologrammer i normalt hvidt lys. Du kan også masseproducere hologrammer ved at udskrive dem fra et masterhologram, ligner den måde, du kan oprette masser af fotografiske udskrifter fra det samme negative.

Men refleksionshologrammer kan også være lige så detaljerede som transmissionshologrammerne, vi allerede har diskuteret. Der er masser af objekt- og laseropsætninger, der kan producere disse typer hologrammer. En almindelig er en inline Opsætning, med laseren, emulsionen og objektet alle i en linje. Strålen fra laseren starter som referencestråle. Det passerer gennem emulsionen, hopper objektet af på den anden side, og vender tilbage til emulsionen som objektstrålen, skabe et interferensmønster. Du ser dette hologram, når hvidt eller monokromt lys reflekterer fra overfladen. Du ser stadig et virtuelt billede - din hjernes fortolkning af lysbølger, der ser ud til at komme fra et reelt objekt på den anden side af hologrammet.

Refleksionshologrammer er ofte tykkere end transmissionshologrammer. Der er mere fysisk plads til optagelse af interferensfrynser. Dette betyder også, at der er flere lag af reflekterende overflader, som lyset skal ramme. Du kan tænke på hologrammer, der er lavet på denne måde som at have flere lag der kun er omkring en halv bølgelængde dyb. Når lyset kommer ind i det første lag, noget af det reflekterer tilbage mod lyskilden, og nogle fortsætter til det næste lag, hvor processen gentages. Lyset fra hvert lag forstyrrer lyset i lagene over det. Dette er kendt som Bragg effekt , og det er en nødvendig del af rekonstruktionen af ​​objektstrålen i refleksionshologrammer. Ud over, hologrammer med en stærk Bragg -effekt er kendt som tyk hologrammer, mens dem med lille Bragg -effekt er tynd.

Bragg -effekten kan også ændre måden, hvorpå hologrammet reflekterer lys, især i hologrammer, som du kan se i hvidt lys. I forskellige betragtningsvinkler, Bragg -effekten kan være forskellig for forskellige bølgelængder af lys. This means that you might see the hologram as one color from one angle and another color from another angle. The Bragg effect is also one of the reasons why most novelty holograms appear green even though they were created with a red laser.

Multiple Images

In movies, holograms can appear to move and recreate entire animated scenes in midair, but today's holograms can only mimic movement. You can get the illusion of movement by exposing one holographic emulsion multiple times at different angles using objects in different positions. The hologram only creates each image when light strikes it from the right angle. When you view this hologram from different angles, your brain interprets the differences in the images as movement. It's like you're viewing a holographic flip book. You can also use a pulsed laser that fires for a minute fraction of a second to make still holograms of objects in motion.

Multiple exposures of the same plate can lead to other effects as well. You can expose the plate from two angles using two completely different images, creating one hologram that displays different images depending on viewing angle. Exposing the same plate using the exact same scene and red, green and blue lasers can create a full-color hologram. This process is tricky, selvom, and it's not usually used for mass-produced holograms. You can also expose the same scene before and after the subject has experienced some kind of stimulus, like a gust of wind or a vibration. This lets researchers see exactly how the stimulus changed the object.

Using lasers to make three-dimensional images of objects may sound like a novelty or a form of art. But holograms have an increasing number of practical uses. Scientists can use holograms to study objects in three dimensions, and they can use acoustical holography to create three-dimensional reconstructions of sound waves. Holographic memory has also become an increasingly common method of storing large amounts of data in a very small space. Some researchers even believe that the human brain stores information in a manner that is much like a hologram. Although holograms don't currently move like they do in the movies, researchers are studying ways to project fully 3-D holograms into visible air. I fremtiden, you may be able to use holograms to do everything from watching TV to deciding which hair style will look best on you.

To learn more about holograms, dig into the links that follow.

Dennis Gabor invented holograms in 1947. He was attempting to find a method for improving the resolution of electron microscopes. Imidlertid, lasers, which are necessary for creating and displaying good holograms, were not invented until 1960. Gabor used a mercury vapor lamp, which produced monochrome blue light, and filters make his light more coherent. Gabor won the Nobel Prize in Physics for his invention in 1971.

Originally Published:May 21, 2007

Holograms FAQ

What are holograms used for?

Does hologram technology exist?

What is a hologram and how does it work?

What are some other applications of hologram technology?

What is a hologram sticker?

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer lys
• How Holographic Memory Will Work
• How Holographic Versatile Discs Work
• Sådan fungerer kameraer
• How Film Works
• Sådan fungerer Vision

Flere store links

• HoloWorld
• MIT Media Lab:Holographic Video
• Holographer.org

Kilder

• Encyclopedia Britannica. "Holography." Encyclopedia Britannica Online. (4/9/2007)
• Gargaro, Paul. "A New Dimension in Research." Michigan Engineering. (4/9/2007) http://www.engin.umich.edu/alumni/engineer/03FW/ research/holography/
• God mand, Joseph W., et. al. "Holography." AccessScience@McGraw-Hill. 5/13/2002. (4/9/2007)
• Graham, Marty. "Fake Holograms a 3-D Crime Wave." Kablet. 2/7/2007. (4/9/2007) http://www.wired.com/science/discoveries/news/2007/02/72664#
• Hariharan, P. "Basics of Holography." Cambridge Press. 2002.
• Heckman, Philip. The Magic of Holography. Atheneum. 1986.
• Holophile. "Holography." (4/9/2007) http://www.holophile.com/html/about.htm
• Kasper, Joseph E. and Steven A. Feller. "The Complete Book of Holograms." John Wiley &Sons. 1987.
• Keats, Jonathan. "The Holographic Television." Populær videnskab. (4/9/2007) http://www.popsci.com/popsci/whatsnew/ 569f0e0796b84010vgnvcm1000004eecbccdrcrd.html
• Krakow, Gary. "How to Make Holograms at Home." MSNBC. 5/6/2005 (4/9/2007) http://www.msnbc.msn.com/id/7759505/
• Outwater, Christopher and Van Hamersveld. "Practical Holography." Dimensional Arts. (4/9/2007) http://www.holo.com/holo/book/book1.html
• University of Georgia. "Holography." HyperPhysics. (4/9/2007) Williams, Earl. "Acoustical Holography." AccessScience@McGraw-Hill. 5/8/2002. (4/9/2007)