Holografija

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Hologram
Hologram

Holografija (grč. хóлос, „čitav, potpun, sav“ i grč. грáфос, „spisa, crtež") - predstavlja metodu stvaranja i reprodukcije trodimenzionalnih slika na fotografskoj ploči primenom koherentne svetlosti lasera. Holografija je nauka i praksa pravljenja holograma. Na fotografskoj ploči se osim rasporeda intenziteta svetlosnih zraka, kao u običnoj fotografiji, registruju i njihovi smerovi i faze. Tipično je hologram fotografski zapis svetlosnog polja, a ne slika formirana pomoću sočiva. Na ovaj način holografija omogućava memorisanje pune trodimenzionalne strukture snimljenog objekta. Holografski medijum, tj., objekat proizveden putem holografskog procesa (koji se i sam može nazvati hologramom) je obično nerazumljiv kada se gleda pod difuznim ambijentalnim svetlom. On predstavlja kodiranje svetlosnog polja kao interferencionog obrasca varijacija neprozirnosti, gustine ili površinskog profila fotografskog medijuma. Kad je podesno osvetljen, interferencioni patern raspršuje svetlost u vidu precizne repordukcije originalnog svetlosnog polja, i objekti koji su bili u njemu manifestuju vizuelne indikacije dubine kao što su paralaksa i perspektiva koji se realistično menjaju sa relativnim položajem posmatrača. To jest, pogled na sliku iz različitih uglova predstavlja ono što subjekat vidi iz sličnih uglova.

U svom čistom obliku, holografija zahteva upotrebu laserskog svetla za osvetljavanje subjekta i za gledanje gotovog holograma. Mikroskopski nivo detalja kroz snimljenu scenu se može reprodukovati. Uobičajena praksa je da se naprave kompromisi u pogledu kvaliteta slike, kako bi se eliminisala potreba za laserskim osvetljenjem pri gledanju holograma, a u nekim slučajevima i da bi se hologram napravio. Holografski portreti često koriste neholografski intermedijarni postupak snimanja, kako bi se izbegla primena hazardnih visoko energetskih pulsnih lasera, koji bi bili neophodni za optičko „zamrzavanje” pokretnih subjekata. Hologrami mogu da budu u potpunosti kompjuterski generisani da bi se prikazali objekti ili scene koje nikada nisu postojale.

Nastanak[uredi | uredi izvor]

Horizontalni simetrični tekst

Princip holografije otkrio je još 1948. godine mađarski naučnik Denis Gabor istražujući mogućnosti bolje moći razlučivanja, no tek je šezdesetih godina 20. veka otkriće lasera omogućilo praktičnu primenu holografije.[1][2][3]

Davno pre Denisa Gabora određena otkrića stvorila su pretpostavke za pronalaženje i razvoj tehnike holografije:

  • 1672. god. Isak Njutn je uz pomoć prizme razdelio talas bele svjetlosti na njegove spektralne komponente
  • 1882. godine određena je brzina svetlosti od 299.778 km/s
  • 1948. godine. Denis Gabor otkriva osnovne metode holografije
  • 1858. godine. C. H. Tauers i A. L. Šavlov objavljuju članak „Infracrveni i optički laser“ u kojem su nagovestili mogućnost laserskog emitovanja koherentne svetlosti
  • 1960. godine. T. M. Maiman iz Kalifornije gradi prvi laser - impulsni rubinski laser
  • 1961. godine. Pronalaskom lasera budi se ponovno interes za holografiju. E. Leit i J. Upatniks sa „Univerziteta u Mičigenu" ponavljaju rane Gaborove eksperimente, ovog puta uz pomoć lasera. Y. N. Denisuk u Sovjetskom Savezu snima holograme za čiju se reprodukciju koristi refleksija bele svetlosti.[4] Tehniku refleksnih holograma razvija intenzivno Strok i njegova grupa sa Državnog univerziteta Njujorka sredinom 60-ih godina 20. veka.[5] Rani hologrami su koristili srebro halidne fotografske emulzije kao medijum pravljenje zapisa. Oni nisu bili veoma efikasni, jer je proizvedena rešetka apsorbovala veći deo upadne svetlosti. Razvijene su različite metode konverzije varijacija u prenosu do varijacije indeksa prelamanja (poznate kao "izbeljivanje") koje su omogućile proizvodnju mnogo efikasnijih holograma. Razne metode konvertovanja varijacije u transmisiji u varijaciju u refraktivnom indeksu (što je poznato kao „izbeljavanje”) su razvijene. One omogućavaju formiranje znatno efikasnijih holograma.[6][7][8]
  • 1971. godine. Denis Gabor prima Nobelovu nagradu za fiziku za svoja otkrića osnova holografije
  • 1972. godine. L. Kros i D. Smit snimaju prvi hologram objekta u pokretu

Može se formirati nekoliko tipova holograma. Transmisioni hologrami, kao što su oni koje su proizveli Leit i Upatniks se mogu videti propuštanjem laserskog svetla kroz njih i posmatranjem rekonstruisanog imidža sa suprotne strane holograma.[9] Kasnije poboljšanje, hologram „dugine transmisije”, omogućava podesniju iluminaciju belim svetlom umesto lasera.[10] Dugini hologrami se obično koriste za bezbednosne i autentifikacione svrhe, na primer, na kreditnim karticama i pakovanjima proizvoda.[11]

Većina proizvedenih holograma su statički objekti. U razvoju su sistemi za prikaz promene scena na holografskom volumetrijskom prikazu.[12][13]

Smatralo se da postoji mogućnost da se koriste rendgenski zraci za pravljenje holograma veoma malih objekata, koji bi se zatim gledali pomoću vidljive svetlosti. U današnje vreme, hologrami se pomoću x-zraka generišu koristeći sinhrotrone ili x-zračne slobodno elektronske lasere kao izvore radijacije i pikselirane detektore poput CCD uređaja kao medij za snimanje.[14] Rekonstrukcija se zatim preuzima putem proračuna. Zbog kraće talasne dužine x-zraka u poređenju sa vidljivom svetlošću, ovaj pristup omogućava prikazivanje objekata sa većom prostornom rezolucijom.[15] Slobodno elektronski laseri mogu da proizvedu ultrakratke pulseve x-zraka u opsegu od nekoliko femtosekundi koji su intenzivni i koherentni. Iz tog razloga je holografija x-zraka korištena za snimanje ultrabrzih dinamičkih procesa.[16][17][18]

Primena holografije[uredi | uredi izvor]

Osim fotografisanja brzih pojava s velikom prostornom dubinom, prostornog prikazivanja strujanja gasova i tečnosti, deformacija u elastičnim predmetima, holografija omogućava i novi princip rada računara na bazi optičkih memorija. Pomoću holografije sa snopom elektrona (elektronska holografija) snimljena je i unutrašnjost atoma. Iako je holografija pospešila rešavanje mnogih problema u fizici i tehnici, sam je postupak relativno složen i skup. Zato se i holografija primenjuje samo onda kad se drugim, pristupačnijim metodama ne mogu postići bolji rezultati.

Snimanje holograma[uredi | uredi izvor]

Objekt se osvetli paralelnim monohromatskim koherentnim snopom svetlosti (laser), a deo tog istog snopa pada i na fotoploču, na kojoj dolazi do interferencije dvaju polja svetlosti: izvornog koherentnog i raspršenog od snimanog predmeta. Na fotoploči (hologramu) ne vide se konture predmeta, nego interferencije koje u svojim tamnim i svetlim linijama sadrže sve informacije o smeru, intenzitetu i fazi svetlosti snimljenog predmeta.

Čitanje holograma[uredi | uredi izvor]

Da bi se iz holograma opet rekonstruisala slika, potrebno je ponoviti postupak kakav je upotrebljen pri dobijanju holograma. Kada se snimljeni hologram osvetli jednakim ravnomernim referentnim talasom koji pada na njega pod jednakim uglom kao i pri snimanju, svetlost kroz hologram delimično prolazi bez savijanja, kao talas nultog reda, a delimično se savija formirajući talase 1. reda. Jedan talas 1. reda daje realnu sliku objekta, a drugi talas 1. reda virtuelnu sliku. Obe slike su trodimenzionalne, s time da se realna slika može dalje registrovati (snimiti) fotografskim postupkom, a virtuelna ne. Slika objekta dobijenog reprodukcijom holograma verna je objektu, iste je veličine kao i objekat, a zavizno o ugluu posmatranja holograma moguće je videti predmete koji stoje jedan iza drugog. Posmatrač koji gleda hologram ima utisak da gleda na svetli predmet kroz okvir holograma.

Osobine holograma[uredi | uredi izvor]

Iz navedenih podataka o snimanju i reprodukciji holograma može se zaključiti da svako mesto na hologramu sadrži sliku objekta. Pri rezanju na dva jednaka dela ne gubi se pola slike, nego se na svakoj polovini opet može videti čitav objekat. Ako se hologram dalje deli, na svakom komadu ostaje gruba slika objekta iako se detalji gube. Ovo svojstvo holograma bitno mu poboljšava kvalitet jer ako na fotoosetljivoj emulziji postoje greške ili prašina uništi delić emulzije - kvalitet slike ostaće zadovoljavajuća, što nije slučaj pri klasičnom fotografskom postupku gde svaka greška na negativu znači zauvek izgubljenu informaciju.

Još jedna prednost holografije prema fotografskom postupku je da hologram prolazi samo kroz proces razvijanja, a od nastanka fotografije ili dijapozitiva moraju se izvesti dva hemijska postupka - razvijanje negativa i nakon preslikavanja negativa na pozitiv, razvijanje samog pozitiva.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Gabor, Dennis (1948). „A new microscopic principle”. Nature. 161 (4098): 777—8. Bibcode:1948Natur.161..777G. PMID 18860291. doi:10.1038/161777a0. 
  2. ^ Gabor, Dennis (1949). „Microscopy by reconstructed wavefronts”. Proceedings of the Royal Society. 197 (1051): 454—487. Bibcode:1949RSPSA.197..454G. doi:10.1098/rspa.1949.0075. 
  3. ^ „The Nobel Prize in Physics 1971”. Nobelprize.org. Pristupljeno 21. 4. 2012. 
  4. ^ Denisyuk, Yuri N. (1962). „On the reflection of optical properties of an object in a wave field of light scattered by it”. Doklady Akademii Nauk SSSR. 144 (6): 1275—1278. 
  5. ^ Leith, E. N.; Upatnieks, J. (1962). „Reconstructed wavefronts and communication theory”. J. Opt. Soc. Am. 52 (10): 1123—1130. doi:10.1364/JOSA.52.001123. 
  6. ^ Upatniek J & Leaonard C., (1969), "Diffraction efficiency of bleached photographically recorded intereference patterns", Applied Optics, 8, p85-89
  7. ^ Graube A, (1974), "Advances in bleaching methods for photographically recorded holograms", Applied Optics, 13, p2942-6
  8. ^ N. J. Phillips and D. Porter, (1976), "An advance in the processing of holograms," Journal of Physics E: Scientific Instruments p. 631
  9. ^ Hariharan 2002, str. 60.
  10. ^ Benton S.A, (1977), "White light transmission/reflection holography" in Applications of Holography and Optical Data Processing, ed. E. Marom et al., ps 401-9, Pregamon Press, Oxford
  11. ^ Toal 2012.
  12. ^ „MIT unveils holographic TV system”. Arhivirano iz originala 18. 04. 2012. g. Pristupljeno 14. 9. 2011. 
  13. ^ Blanche, P.-A.; Bablumian, A.; Voorakaranam, R.; Christenson, C.; Lin, W.; Gu, T.; Flores, D.; Wang, P.; et al. (2010). „Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer”. Nature. 468 (7320): 80—83. Bibcode:2010Natur.468...80B. PMID 21048763. doi:10.1038/nature09521. 
  14. ^ Eisebitt, S.; et al. (2004). „Lensless imaging of magnetic nanostructures by X-ray spectro-holography”. Nature. 432 (7019): 885—888. Bibcode:2004Natur.432..885E. PMID 15602557. doi:10.1038/nature03139. 
  15. ^ Pfau, B.; et al. (2014). „Influence of stray fields on the switching-field distribution for bit-patterned media based on pre-patterned substrates”. Applied Physics Letters. 105 (13): 132407. Bibcode:2014ApPhL.105m2407P. doi:10.1063/1.4896982. 
  16. ^ Chapman, H. N.; et al. (2007). „Femtosecond time-delay X-ray holography”. Nature. 448 (7154): 676—679. Bibcode:2007Natur.448..676C. PMID 17687320. doi:10.1038/nature06049. 
  17. ^ Günther, C.M.; et al. (2011). „Sequential femtosecond X-ray imaging”. Nature Photonics. 5 (2): 99—102. Bibcode:2011NaPho...5...99G. doi:10.1038/nphoton.2010.287. 
  18. ^ von Korff, Schmising (2014). „Imaging Ultrafast Demagnetization Dynamics after a Spatially Localized Optical Excitation” (PDF). Physical Review Letters. 112 (21): 217203. Bibcode:2014PhRvL.112u7203V. doi:10.1103/PhysRevLett.112.217203. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Toal, Vincent (2012). Introduction to Holography. CRC Press. ISBN 978-1-4398-1868-8. 
  • Hariharan P, Optical Holography. . Cambridge University Press. 1996. ISBN 978-0-521-43965-7. 
  • Hariharan, P (2002). Basics of Holography. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-00200-4. 
  • Lipson A., Lipson SG, Lipson H, Optical Physics. . Cambridge University Press. 2011. ISBN 978-0-521-49345-1. 
  • Lasers and holography: an introduction to coherent optics W. E. Kock. . Dover Publications. 1981. ISBN 978-0-486-24041-1. 
  • Principles of holography H. M. Smith, Wiley. 1976. ISBN 978-0-471-80341-6.
  • G. Berger et al., Digital Data Storage in a phase-encoded holographic memory system: data quality and security, Proceedings of SPIE, Vol. 4988. str. 104-111. (2003)
  • Holographic Visions: A History of New Science Sean F. Johnston. . Oxford University Press. 2006. ISBN 978-0-19-857122-3. 
  • Saxby, Graham (2003). Practical Holography, Third Edition. Taylor and Francis. ISBN 978-0-7503-0912-7. 
  • Three-Dimensional Imaging Techniques Takanori Okoshi. . Atara Press. 2011. ISBN 978-0-9822251-4-1. 
  • Holographic Microscopy of Phase Microscopic Objects: Theory and Practice Tatyana Tishko, Tishko Dmitry, Titar Vladimir, World Scientific. 2010. ISBN 978-981-4289-54-2.
  • Richardson, Martin J.; Wiltshire, John D. (2017). Richardson, Martin J.; Wiltshire, John D., ur. The Hologram: Principles and Techniques. Wiley. ISBN 9781119088905. OCLC 1000385946. doi:10.1002/9781119088929. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Holografija na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Холографија&oldid=27556232”