Holografie

Hoe een hologram wordt gemaakt

Hologrammen worden gemaakt met licht dat op een plaat of scherm wordt geflitst, bijna zoals foto's worden gemaakt. Om een hologram te maken in plaats van een foto, moet een deel van het licht, een zogenaamde "referentiestraal", rechtstreeks naar het scherm gaan. Het licht moet een laser zijn omdat lasers nauwkeuriger zijn en een golflengte hebben die niet verandert zoals de golflengte van licht van andere bronnen, zoals licht van gloeilampen. Om te voorkomen dat ander licht het hologram verpest, worden hologrammen meestal in het donker gemaakt. Omdat zelfs de kleinste trilling kan verhinderen dat het hologram correct wordt gevormd, kunnen de tafels waarop de holograaf zijn apparatuur plaatst, voorzien zijn van schokken of opgeblazen kamers om trillingen van de vloer tegen te houden.

 

Hologrammen versus foto's

Hologrammen zijn te vergelijken met foto's. Holografie registreert zowel de intensiteit van het licht, zoals fotografie, als het verschil in fase van het licht. Holografie registreert alle informatie van het licht dat het voorwerp weerkaatst.

• Een hologram registreert (schrijft op) het licht dat van vele plaatsen komt, zodat iemand die ernaar kijkt het vanuit vele hoeken kan zien.
• Een foto kan worden gemaakt met normaal licht, zoals licht van de zon of een gloeilamp, maar hologrammen kunnen alleen worden gemaakt met lasers.
• Een hologram heeft een tweede laser (de referentiestraal) nodig om op de plaat of het scherm te gaan waar het hologram wordt gemaakt.
• Wanneer een foto doormidden wordt gesneden, wordt in elk deel de helft van de foto getoond. Wanneer een hologram doormidden wordt gesneden, wordt de hele hologram in elk stuk getoond. Dit komt omdat elk stuk van een foto alleen dat deel van de foto toont, maar elk punt op een hologram toont licht van overal.
• Van dichtbij lijken hologrammen op een willekeurige hoop bulten.

 
Close-up foto van het oppervlak van een hologram. Dit is een hologram van een speelgoedauto.  

Functionaliteit

Holografie gebruikt een referentiegolf (die op de plaat gaat) en een belichtingsgolf (objectgolf, die van het object komt). De referentiegolf kan de fase-informatie opslaan als patronen van licht en donker op een film. De objectgolf en de referentiegolf moeten dezelfde golflengte hebben om de fase-informatie te kunnen opslaan en zij komen gewoonlijk van dezelfde laser.

 

Geschiedenis

De beroemdste persoon in de geschiedenis van de holografie is de arts Dennis Gábor, de uitvinder van het hologram. In 1947 probeerde hij microscopen te verbeteren, en bedacht hij hoe hij driedimensionale objecten kon weergeven.

Belangrijke data

• 1920: Mieczysław Wolfke stelt het principe voor van de reconstructie van golfvelden door diffractie op diffractiepatronen.
• 1947: Dennis Gábor ontwikkelde het principe van holografie
• 1960: Theodor Maiman vond de laser uit (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
• 1963: Emmeth Leith en Juris Upatnieks verbeterden de opnametechniek
• 1964: Productie van het eerste hologram door Leith en Upatnieks ("Train and Bird").
• 1965: Juri Nikolajewitsch Denisjuk vond witlicht-holografie uit...
• 1967: Het eerste hologram van een persoon
• 1968: Stephen A. Benton vond de regenboog-transmissie holografie uit...
• 1971: Toekenning van de Nobelprijs voor natuurkunde aan Dennis Gábor voor de uitvinding van de holografie

 

Fysieke details

Opname

Voor hologrammen zijn laserstralen nodig. Een dispersielens maakt de straal groter en dan gaat hij door een speciale spiegel. Slechts een stukje van deze laserstraal kan door de spiegel. Dan wordt deze straal de referentiegolf, die op de film wordt vastgelegd. Het andere stuk van de laserstraal wordt door de spiegel weerkaatst. Dit stuk wordt de belichtingsgolf bij het object. Het object reflecteert deze golf op de film.

Reconstructie

Het maken van een hologram lijkt sterk op het maken van een foto, en er zijn chemicaliën voor nodig. Om een hologram te bekijken moet de film worden belicht met de referentiegolf. Deze golven worden gereflecteerd op de film (hologram) en creëren een virtueel beeld van het opgenomen voorwerp, ook al is dat beeld slechts vanuit een bepaalde hoek te zien.

 

Toepassingen

Meting

Industrieën gebruiken hologrammen om dingen te meten. In de auto-industrie worden auto's gemeten met holografie, zodat ingenieurs bollingen en trillingskenmerken kunnen zien. Phase-shift holografie is één soort holografie die gebruikt wordt om auto's te maken.

De eerste stap bij het maken van een hologram is het onderzoeken van de grondtoestand van het voorwerp, waarna het voorwerp door hitte of mechanische druk wordt overbelast. Door het oorspronkelijke hologram en het aangepaste hologram te overspannen, kunnen interferentie franjes ontstaan. Door de interferentiefranken te meten, komen ingenieurs te weten hoe groot de vervorming of een ander probleem is. Ingenieurs kunnen piepkleine terminaluitzettingen of trillingen in mechanische systemen meten. Hiervoor zijn twee referentiegolven nodig.

Gegevensopslag

Er zijn holografische opslagmachines voor analoge beelden en digitale gegevens. Digitale informatie wordt verbonden door een tweedimensionaal bit-patroon.