Holografikısa bir giriş

İçerikİçerik

• Giriş

• Holografinin kavramları

• Holografik görüntülemenin kavramları

• Holografinin dayandığı fiziksel etkiler (olaylar)g y ğ ( y )

• Holografinin tarihçesi

Holografik süreçte basit girişim hesapları• Holografik süreçte basit girişim hesapları

• Basit haliyle holografi kaydı ve görüntü oluşturma

• Hologram malzemeleri

• holografik görüntüleme ve araştırmaların önemli bileşenleri

Holografi, Giriş

Holografi geçeğe yakın üç boyutlu görüntülerin oluşturulması yöntemi olarakHolografi, geçeğe yakın üç boyutlu görüntülerin oluşturulması yöntemi olarak adlandırılabilir.

Bu yöntemin bilim ve teknikte pek çok uygulaması vardır.u yö e b e e e pe ço uygu a as a d

Güvenlik Arckeoloji / sanat Teknik analizler Veri saklama

H l fi d t l l “h l ” l lHolografi, yunancada tam anlamına gelen “holos” ve yazma anlamına gelen “graphen” kelimelerinden türetilmiştir; tam yazma anlamına gelmektedir.

Bu holografi ile bir nesneden çıkan/yansıyan ışık dalgası tam olarak kaydedilebilirBu, holografi ile bir nesneden çıkan/yansıyan ışık dalgası tam olarak kaydedilebilir ve gösterilebilir anlamına gelmektedir.

Holografi, Kavramlar

AydınlatmaAydınlatma

Göz/ Kamera Görüntü

Nesne

Kamera

Nesne dalgasıI k lIşık alanı

Eğer insan bir nesneyi görmek isterse, sözkonusu nesnenin görünür ışık ile aydınlatılmış l ki B d d d l / k b “ d l ” d lolması gerekir. Bu durumda nesneden saçılan/yansıyan ışık bu “nesne dalgası” dalgasını

oluşturur. Böyle bir dalgada nesne ile ilgili bütün optik bilgi mevcuttur.Görme sürecinde bu nesne ışığı göz tarafından algılanır. Fotografta foto duyarlı plaka tarafından algılanır.

Elektromanyetik dalganın betimlendiği büyüklükler

Bir ışık dalgası birkaç büyüklükle betimlenirBir ışık dalgası birkaç büyüklükle betimlenir.

E GenlikFaz farkı

)cos(),( 0 tkxEtxEx

2

k Frekans

Genlik→ Aydınlık şiddeti , EEI *Faz→ Nesnenin yapısıFrekans→ Renk

Holografi süreci için renk önemli değildir.

Aydınlatma

Holografi, Kavramlar

Aydınlatma Eş fazlı ışık dalgası

Karşılaştırma dalgası

N

Işığa duyarlı ortam

Nesne

Girişim desenleriNesne dalgası

Işık alanı

Holografik kayıt sürecindebir nesne dalgası kendisi ile koherans (ahenkli) başkaHolografik kayıt sürecindebir nesne dalgası kendisi ile koherans (ahenkli) başka karşılaştırma dalgası (referans dalgası) ile üst üste bindirilir. Bununla, girişim desenleri oluşur: Nesne dalgası + Karşılaştırma dalgası

Karşılaştırma dalgası

Holografi, Kavramlar

Karşılaştırma dalgası

Hologram Göz/ Kamera Görünütü

Sanal görüntü

Kamera

Kırınıma uğramış ışık

Bir kayıt ortamına (örneğin fotograf filmi) kaydedilmiş girişim desenleri karşılaştırma dalgası ile aydınlatılırsa dikkate alınmış nesne görüntüsünden farkı olmayan derinlik bilgisi de içeren bir görüntü elde edilir.

→ Holografi→ Holografi

Holografi, holografik görüntülemenin bazı özellikleri

• Üç boyutlu görüntüleme• Sağa sola eğilme → sobanın yan tarafındaki kediğ ğ y• Girişim+ Kırınım

• Hologramın kırılması/ küçük parçalar ayrılması durumunda, konvansiyonel filmlerdekinin tersini daima tam görüntü elde edilir

Holografinin dayandığı fiziksel etkiler (olaylar)

– Girişim: Ahenkli iki dalganın üst üste bi i A d l k k l kbinmesi. Aydınlık ve karanlık alanlardan oluşan bir desen ortaya çıkar

– Koherans (Ahenk): İki dalganın faz farkının zamandan bağımsızlığı. D l l i i i bilDalgaların girişim yapabilme özellikleri

– Kırınım: Işığın bir engeli geçerken yön sapmasına uğraması, öyleki; ışık engelin geometrik gölgesi bölgesine geçebilir ve engelin geri tarafına konulmuş bir ekranda girişim l t bili K d l i loluşturabilir: Kırınım desenleri oluşur

Holografi, Tarihçe

Christiaan Huygens (1629 – 1694)Thomas Young (1733 - 1829)A. J. Fresnel (1788 - 1827)J F h f (1877 1926)

Dalga optiğinin temel bilgileri

J. von Fraunhofer (1877 - 1926)

G. Kirchhoff (1824 – 1887) H l fi i k fi h li k l l lG. Kirchhoff (1824 1887)Lord Rayleigh (1842 – 1919)E. Abbe (1840 – 1905)G. Lippmann (1845 -1921)W L B (1890 1971)

Holografinin keşfine hayli yakın olan çalışmalar

W. L. Bragg (1890 -1971)M. WolfkeH. Boersch

D. Gabor ( 1900 – 1977)Holografinin keşfiHolografi kelimesinin ortaya atılışı. Işın içi Holografisi

E. N. Leith J. Upatnieks

Işın dışı holografinin geliştirilmesiLazer kullanımı

Holografik süreçte basit girişim hesapları

Girişim dağılımı:Nesne dalgası: S(Sinyal dalgası)

K l t d l R

Girişim dağılımı:

**222 RSSRSRSRI Karşılaştırma dalgası: R

Kayıt: girişim deseni bir film üzerine kaydedilir.

Plakanın geçirgenliği düşen ışığa bağlı olarak zayıflar: Geçirgenlik 2SRba

Hologram filminini karşılaştırma dalgası ile aydınlatılması sonrasında filmin gerisinde oluşacak yeğinlik dağılımı

)]([ **22 RSSRSRbaRR

SRRbSRRb )( **

Tam bir sinyal dalgasıSayısal çarpan

Hologafi, eksen dışı kayıt

Bir hologramın kaydı

Karşılaştırma dalgası, R

z

xNesne

Nesne dalgası, S

Basit haliyle holografi kaydı ve görüntü oluşturma

K l d l R

Görüntü oluşturma

Karşılaştırma dalgsı, R

Nesne dalgası,

Sanal görüntü

g ,(RR*S)

Gerçek görüntü Karşılaştırma dalgasıR(R2 + S2)

Konjuge nesne dalgası(RRS*)

Basit haliyle holografi kaydı ve görüntü oluşturma

Ters yönde gelen dalga ile görüntü oluşturmaTers yönde gelen dalga ile görüntü oluşturma

Gerçek görüntügörüntü

Sanal Ters yönde gelengörüntü Ters yönde gelen Karşılaştırma dalgası

Holografi, önemli bileşenler

• Işık kaynağı: lazer; ahenkli tek renkli yeğin• Işık kaynağı: lazer; ahenkli, tek renkli, yeğin.

(lazersiz holografi pratikte düşünülemez!)

• Kayıt ortamları: Hologram-Malzemeleri

• Titreşimsiz kayıt ortamı (optik masa, sakin ortam); Holografik kayıtta hologram üzerinde çok hassas

girişim desenleri oluşur.

• Optik parçalar: ışın genişletici, ışın ayırıcı ve yansıtıcılar.

Holografi, hologramların sınıflandırılması

Fiziksel ve kimyasal etkiye ile hologramların kaydının yapılmasına

Genlik hologramları(soğuran malzeme, genliğin uzaysal

Faz hologramları(Kırılma indisi değişimi

Fiziksel ve kimyasal etkiye ile hologramların kaydının yapılmasına

modulasyonu, örn. Siyahlaşan film) yada geçirgen bir malzemenin kalınlığı)

İ

Hologram kalınlığına göre

İnce hologramlar Kalın Hologramlar(görüntü ancak Bragg şartı ile elde edilir.)

Zamana bağlı davranışına göre

Statik hologramlar Dinamik hologramlar

holografi, hologram malzemeleri (Kayıt malzemeleri)

1 Gü ü H l E l i l1. Gümüş-Halogen Emulsiyonlar

2. Işığın polimerleşmeye etkiyebildiği polimerler

3. Thermoplastikler (yüzeyde yük dağılımı)

4 Foto adreslenebilen polimerler4. Foto adreslenebilen polimerler

5. Foto kırıcı kristaller