Холографија. Типови на холограми

1

Содржина:

Вовед ------------------------------------------------------------------------------------3

Холографија --------------------------------------------------------------------------4

Откривање и развој ---------------------------------------------------------------4

Холограми -----------------------------------------------------------------------------6

Добивање на холограми ---------------------------------------------------------8

Типови на холограми ------------------------------------------------------------ 10

2

Вовед

Во светот на науката се вели дека холографијата е како жена: таинствена, чудна, а најинтересните работи се случуваат во ноќта. Холографијата истовремено е наука,вештина, занает, уметност, но и значајна индустриска гранка. Целата област холографија се засновува на особината на светлината да се однесува слично како и бранот на вода. Светлосниот бран може трајно да се запише на филм и така да се добие низа од светли и темни линии – холограм. Меѓутоа многу често доаѓа до заблуда дека холограмот претставува некој вид на тридимензионална проекција – слично како проектирањето на филмските слики на кинематографски платно. Тоа не е така, пред се поради тоа што проектирањето подразбира фрлање светлина на некоја површина или простор,што холограмот не може да го направи. Тој претставува само прозорец во виртуелен, тродимензионален свет кој се гледа зад холограмот.Набљудувачот има впечаток дека некаде зад холограмот се наоѓа предметот во својата целосна трета димензија, но сепак ефектот на тридимензионалност е донекаде ограничен бидејќи е одреден од големината на холографската плоча. Холограмите се добиваат со помош на ласерска светлина, но исто така тие не можат да ја дадат тримензионалната слика сами од себе - неопходно им е осветлување на адекватен начин, а ласерската светлина е секогаш добар избор за набљудување холограми.Постојат повеќе типови на холограми во зависност од потребите. Ако ги земеме парите како мерило за значењето на некој производ, тогаш посебно се издвојуваат холограмите како елементи за заштита од фалсификати. Се работи за тоа што холограмот има многу фина структура, која е невозможно да се копира со едноставни постапки. Тоа значајно ги поскапува и отежнува фалсификувањата.

3

Како и се останато, така и холограмите имаат ограничен животен век кој зависи од материјалите и технологиите на изработка, но и од условите на користење и чување.

Холографија:

Холографија (од грчкото, ὅλος-hólos цело + γραφή-grafē пишување, цртање) е техника која овозможува да се фотографира предмет со тоа што еден ласерски зрак ќе се раздели на два посебни. Првиот зрак се одбива од предметот што се фотографира, а тогаш на вториот му се дозволува да се судри со рефлектираната светлина од првиот. Кога ќе се случи тоа, тие создаваат интерференциски ефект, кој се снима на парче филм. Кога низ таквиот филм ќе помине ласерски зрак, се појавува тродимензионална слика на предметот што бил фотографиран, наречена холограм. Тродимензионалноста на таквите слики е застрашувачки уверлива.

Откривање и развој на холографијата:

Холографијата е откриена во 1947 година од страна на британскиот физичар (роден во Унгарија) Денис Габор, и за нејзиното откривање овој научник ја добил Нобеловата награда во 1971 година. Откривањто на холографијата всушност претставува случаен резултат на истражувањата кои имале за цел унапредувањe на резолуцијата на електронските микроскопи. Овој пронајдок познат како електронска холографија сé уште се користи во електронската микроскопија. Холографијата како оптичка техника не била во можност значајно да

напредува сé до откривањето на ласерот (како извор на кохерентна светлина).

4

Овој проблем беше разрешен во 1960 година од страна на руските научници N. Bassov и A. Prokhorov и американскиот научник Charles Towns со откривањето на ласерот чија што чиста интензивна светлина беше идеална за правење на холограми.

Во таа година, беше развиен рубински ласер од страна на Dr. T.H. Maimam. Овој ласерски систем емитира многу моќен сноп од светлина кој трае само неколку наносекунди. Тој ефективно ги замрзнува движењата и овозможува да се прават холограми на настани што се случуваат со голема брзина, како на пример истрел на куршум. Првиот холограм на личност беше направен во 1967 година, отварајќи го патот за специјална примена на холографијата.

Во 1962 Emmett Leith и Juris Upatniekѕ од универзитетот во Мичиген покажаа дека холографијата може да се искористи за добивање на 3Д визуелни медиуми. Првиот трансмисиски холограм на 3Д објект добиен со ласер бил воз играчка и птица.

Исто така, во 1962 Dr. Yuri N. Denisyuk од Русија, произведе рефлекциски холограм од бела светлина кој за прв пат можеше да се види од светлина од обична сијалица.

Друго важно достигнување во холографијата се случи во 1968 година кога Dr. Stephen A. Benton ја измисли трансмисиската холографија од бела светлина.

Во 1972 година Lloyd Crosѕ овозможи произведување на движечки тродимензионални слики.

5

Во 70-те Victor Komar и неговите колеги успеаја да развијат прототип за холографски проектиран филм. Филмот беше проектиран на холографски екран кој ја фокусира димензионалната слика во неколку точки на публиката.

Холограми:

Ако сакате да видите холограм, не мора да барате подалеку од вашиот паричник. Има холограми на најголемиот број возачки дозволи, лични карти, или кредитни картички. Ако пак, не сте доволно возрасен за да ги употребувате горенаведените, можете да ги сретнете холограмите низ домот. Тие се дел од CD, DVD и софтверските пакувања. За жал, овие холограми не се многу импресивни. Можете да забележете промени во бојата и формата кога ги движите напред – назад, но тие обично изгледаат како светливи сликички. Дури и масивно произведуваните холограми со кои се одликуваат филмските или стрип јунаците, повеќе личат на зелени фотографии отколку на инзвонредни 3Д слики. Од друга страна, големите холограми осветлени со ласери или прикажани во затемнета соба, со внимателно насочено осветлување се навистина неверојатни. Тие се дводимензионални поврчини кои прикажуваат апсолутно прецизни, тродимензионални слики од вистински објекти. Ако гледате во овие холограми од различни агли, всучност ги гледате објектите од различни перспективи, исто како што би набљудувале и реален објект. Некои холограми можат да ја менуваат бојата или да вклучат гледање на сосема различни објекти, во зависност од тоа како гледате во нив.

Холограмите имаат и друга, изненадувачки добра особина. Ако ги отсечете на половина, секоја половинка ја содржи целата содржина како и целосниот холограм. Истото важи дури и ако отсечете многу мало парче, дури и минијатурен фрагмент ќе ја содржи целата слика.

6

Откако ќе ги дознаете принципите на кои се базираат холограмите, многу лесно е да се разбере како тие функционираат. Ќе објасниме како холограмот, светлината и вашиот мозок взаемно соработуваат за да направат 3Д слики. Сите својства на холограмите произлегуваат директно од процесите кои се користат за да се произведат.

Добивање на холограми:

Што е потребно да имате за да добиете холограм?

Всучност, не ви требаат многу алатки за да произведете холограм. Сé што ви треба е:

Ласер: Ласерите на црвена светлина, обично Хелиум-Неонски( НеNe) ласери, се највообичаени во холографијата. Некои холографски експерименти во домашни услови се базираат на диоди од покажувачи на ласер, но оваа светлина е помалку кохерентна и помалку стабилна, што прави да биде потешко да се добие светлина. Некои типови на холограми користат ласери кои произведуваат различни бои.

Леќи: Холографијата често се нарекува “фотографија без леќи“, но факт е дека хологфаријата бара леќи. Сепак, леќата на фотографскиот апарат ја фокусира светлината, додека леќите што се користат во холографијата предизвикуваат ширење на зраците.

Разделувач на зрак: Ова е уред кој користи огледала и призми за да го раздели светлинскиот сноп, на два снопа.

Огледала: Тие ги насочуваат светлинските снопови до точната локација. Исто како и леќите и разделувачот на зраци, така и

7

огледалата мора да бидат апсолутни чисти. Нечистотијата може да ја уништи финалната слика.

Холографски филм: Холографскиот филм може да ја снима светлината со многу висока резолуција, што е неопходно за креирање на холограм. Тоа е слој од соединенија кои се чувствителни на светлина на транспарентна површина, како фотографски филм. Разликата меѓу холографски и фотографски филм е тоа што холографскиот филм е во можност да сними многу мали промени на светлината. Во некои случаи, холограмите кои користат црвената светлина на ласерите се базираат на емулзија која најсилно реагира на црвена светлина. Димензиите на холографскиот филм се движат до 1.1x1.8m, а неговата маса би можела да биде и до 1kg.

Овие алатки се организирани на следниот начин: Ласерскиот светлински сноп, раширен со оптичкиот систем се насочува кон разделувачот на зраци, кој го дели зракот на два дела. Еден од светлинските снопови се рефлектира од огледалото, насочувајќи се кон фотоплочата (reference beam). Другиот сноп паѓа врз фотоплочата, претходно рефлектирајќи се од предметот кој се фотографира (object beam). Овие два зрака се сложуваат и формираат интерферентна слика која се снима на плочата.

За да се случи интерференција, овие два зрака мораат да бидат кохерентни што се

8

добива со користење на ласерска светлина. Со развивање на фотоплочата се добива холограм.

За да се добие ликот, развиената плоча се поставува во однос на светлинскиот извор на истиот начин како и при запишувањето и се осветлува со рефернетниот сноп (reference beam). Тој претрпува дифракција на холограмот, по што се добива се создаваат бранови кои имаат потполна иста структура како и брановите рефлектирани од предметот. На тој начин се добива виртуелен лик кој го регистрира окото на набљудувачот. Покрај снопот кој го формира виртуелниот лик на предметот, се создава уште еден сноп кој го дава реалниот лик на предметот. Реалниот лик има релјефна структура, инверзна на релјефот на предметот – испакнатите делови се вдлабнати и обратно.

9

Типови на холограми:

Постојат повеќе типови на холограми. Холограмите кои денес секојденвно ги гледаме на кредитните картички и сигурностните етикети на производите спаѓаат во групата на трансмисиски холограми. 3Д холограмите можат да се прикажат во просторот, па дури и да се стапи во интеракција со нив со помош на синхронизирани употреби на ултразвучни бранови и емитери на холограми.

Во однос на страната на која паѓа референтниот зрак и начинот на приказ, холограмите можат да се класифицираат во неколку различни групи:

Трансмисиски (преносни ) холограми – (eng. Transmission Holograms)

Настануваат кога двата ласерски зрака го осветлуваат холографскиот материјал од иста страна, видливи со помош на ласерско осветлување.

Трансмисиските холограми се осетливи како и фотографскиот филм и ја прекршуваат светлината додека минува низ холограмот кон нашите очи.

Трансмисиските холограми се делат главно во две групи:

10

Ласерски трансмисиските холограми користат ласер за добивање , како и сите холограми, но за да ми може да се видат исто така мора да бидат осветлени со ласерска светлина. Сликите се појавуваат во бојата на ласерот, обично црвена (хелиумско – неонски ласер), кој се користи за нивно осветлување.

Холограми кои се добиваат со трансмисија на белата светлина се осветлени со светлина од едниот фокус со рамномерно ширење на брановите во сите насоки. Сликите кои се добиваат кај овој вид холограми го содржат спектарот на бои од виножитото. Боите се менуваат со оддалечување или приближување кон таквиот холограм и тие често се нарекуваат Холограми-Виножита. Холограферите имаат развиено доста голема контрола над боите кои се прикажуваат кај овој тип на холограми за да се добие слика во одредена боја или приближно природна боја.

Некои важни својства на трансмисиските холограми:

1.Кога се користи освелтлување од бела светлина за да се видат,овие холограми изгледаат како слика на матно виножито.2.Кога се користи ласерска светлина за осветлување на холограмот, тогаш сликата јасно се гледа3.Материјалите кои се користат за снимање на холограмот се ефтини4.Трансмисиски холограм може да се направи со едноставна конфигурација5.Во овој вид на холограми, возможна е поголема длабочина на сликата

Рефлекциски холограми (eng. Reflection Holograms)

Настануваат кога зраците кои го осветлуваат холографскиот материјал се наоѓаат од иста страна како и гледачот. За да можат да се видат овие

11

холограми се користи видливата Сончева светлина, светлината од батериските светилки, или некој друг погоден извор на светлина. Овој е најчестиот тип на холограм покажуван во галериите. Во таков холограм, вистинска тродимензионална слика може јасно да се види во близина на неговата површина. Денес, овие холограми можат да се прикажат во разни бои и речиси не се разликуваат од оригиналот. На пример,

холографската слика на огледало рефлектира бела светлина,а холографската слика на дијамант заслепува исто како и вистински дијамант.

Накратко ќе го опишеме што се случува за време на процесот на снимање и прикажување рефлексиски холограм. Додека холограмот се снима, двата

зрака, референтниот и предметниот ја осветлуваат филм-плочата од спротивни страни што резултира со висока резолуција на филмската емулзија. Двата зрака на кохерентна светлина патувајќи во две насоки, стапуваат во интеракција. Рабовите се формираат во слоеви и се помалку или повеќе паралелни со

површината на филм-плочата. Рефлексискиот холограм ги избира соодветните бранови должини за да ја прикаже всушност

сликата на оригиналот, ако се осветли со бела светлина. Тоа е затоа што рефлексискиот холограм

12

рефлектира светлина што е во тесен опсег на бранова должина, а остатокот од бранови должини поминуваат како низ прав.

Некои важни својства на рефлексиските холограми:1. Рефлексискиот холограм може да се види и со користење на точкаст

светлински извор, Сончева светлина, што не е случај со другите холограми

2. Рефлексиските холограми имаат широка примена и поради тоа што можат да се видат и со рефлектирана светлина

3. Крајниот рефлексиски холограм е монохроматски4. Боите на рефлексискиот холограм може да се шифтуваат со ширење

или се стеснување на материјалот на кој се снима

Извори за запишување(осветлување) рефлексиски холограми:

"Silver halide" е емулзија за кој се одлучуваат многу уметници и холографери кои користат стаклени плочки премачкани со "silver halid". Холограферите исто така користат "silver halid" филм, кој е поефтин, потешко кршлив и е поедноставен за употреба од претходно споменатите стаклени плочки, но не ја произведуваат длабочина, резолуцијата и проекцијата која може да се оствари со стаклена плочка.

"Dichromated gelatin" - DCG – е хемиско-желатинеста мешавина која е премачкана преку парче стакло. Овој производ од желатин произведува многу светла и остра слика во златно – жолта боја. Сликите добиени со овој метод имаат најмала длабочина, но се видливи при нормална собна светлина без некои специјални осветлувања. Тоа ја прави сликата добиена со овој метод погодна за мали подароци. Ваквите холограми масовно се заменуваат со поефтиното масовно производство на фото – полимерски холограми. Но, овој медиум е се уште најдобро употреблив кај дифрактивната

13

оптика на високи перформанси. Светлите и чисти холограми добиени со овој метод, сe уште наоѓаат примена како оригинали од кои потоа се прават копии кои ги помагаат фото – полимерските методи.

"Фото-полимер" – е најновиот материјал за запишување холограми. Фото-полимерите имаат пластична подлога и погодни се за масовно производство. Длабочината на сликата кај фото-полимерите е нешто помала од колку кај сликата запишана на емулзија, но сликата е поостра и видлива под поголем видни агли.

Главната разлика помеѓу трансмисиски и рефлексиски холограм е тоа што рефлексискиот холограм треба да биде осветлен од предната страна за да се види, за разлика од трансмисискиот кој треба да биде осветлен од задната страна.

Постојат и други видови холограми кои се, подвидови или варијации од трансмисиски и рефлексиски холограми.

Резбарени холограми се трансмисиски холограми со огледална подлога. Холографската информација се пренесува со стаклена плоча осетлива на светлина на никелови плочи. Овој вид на холограми нудат ефективен метод за заштита од манипулација, бидејќи е многу тешко да се копираат поради нивната сложена структура. Речиси сите на сите кредитни картички и пасошите може да се сретне резбарен холограм.Еден многу обичен пример за ваков холограм е “орелот” на

14

секоја Visa картичка. Овие холограми лесно се произведуваат во големи количини за многу ниска цена.

Интегралниот холограм е трансмисиски или рефлексиски холограм направен од серија фотографии на некој објект. Сликата може да биде

живо суштество, движечки објект, па дури и рендгенски зраци или компјутерска графика. Интегралните холограми се достапни во различни форми Кога интегрален холограм се прикажува на закривена или цилиндрична површина се овозможува да биде набљудиван од многу повеќе набљудувачи. Наоѓаат примена во уметноста, маркетингот.

Стереограм е вид на холограм што е оптичка илузија на длабочина која е создадена од екран, дводимензионална слика или слики.Всушност се смета дека стереограмите се хибриди на холограм и фотографија.Овие холограми ги имаат квалитетите на двата медиума. Тие претставуваат серија од холограми кои се состојат од ленти од стотици слики на иста слика, мултиплексирана во еден холограм. Оваа уникатна технологија вежен чекор поради тоа што овозможува репродукција на речиси се што може да биде фотографирано и да стане 3D холограм во движење.Со други зборови, овој тип на холограмот е создаден од стотици хоризонтална слики кои се земени од оригиналниот објект во движење. Кога светлината паѓа врз холограм, таа се рефлектира и расфрла. Ова создава 3-Д слика на оригиналниот објект.Конечниот стереограм е креирана преку ласерска светлина и високата оптичка технологија.

15

Volume hologram е многу популарен вид на трансмисиски холограм. Се смета за рехнологија со висока густина на складирање податоци. Кај овој вид на холограм аголот помеѓу предметниот и рефлектираниот зрак изнесува од 90-180 степени.

Компјутерски холограми

Компјутерски генерирани холограми се холограми кои го даваат изгледот на бинарна репрезентација на интерферограм. Таквите холограми се произведуваат со помош на компјутер и оттаму потекнува името. Компјутерите се користат за скенирање, дизајн, и креирање на слики и шаблони за развој на 2D и 2D/3D холограми. Овие слики, често не можат да постојат во реалниот свет. Ова е моќна технологија погодна за широк опсег на видови дисплеи кој вклучува 2D, авто стереоскопски, стереоскопски, волуметриски, и вистински 3D слики. Иако компјутерските холограми во моментов се скапи , тие ќе станат остварлива алтернатива во блиска иднина.

Мултиплексирани холограми (eng. Multiple Channel Holograms)

Содржат многу поединечни слики што обично е искористено за тридимензионален опис на објектите, приказ на 2Д објекти во многу различни бои или за снимање на движењата на 2Д.

Холограми во боја

16

Истата слика е прикажана во друга боја во зависност од приликата на менување на аголот на гледање.

Најубедливите холограми се проектирани во музеите и излозите на продавниците за вреден накит. Обично тоа се рефлекциските холограми направени со помош на трансмисиски оригинал, а се проектирани пред холографска плоча за разлика од поголемиот дел кои изгледаат како да се во плочата.

Користењето на ласерите за производство на 3Д слики од објектите може да звучи новитет или нова форма во уметноста. Но холограмите имаат голем број на практични примени. Научниците можат да ги употребат холограмите за да проучуваат објекти во три димензии, иаможат да користат и акустична холографија. Холографската меморија исто така станува практичен метод на зачувување на голем број на податоци на многу мали парчиња. Некои истражувачи веруваат дека човечкиот ум ги меморира информациите на начин кој е многу сличен со холограмите. Иако холограмите не се движат како што тоа се прави на филмовите, научниците ги испитуваат начините за да проектираат целосни 3Д холограми во видливиот воздух. Во иднина, можеби ќе можеме да ги употребиме холограмите за да правиме се, од гледање на телевизија до донесување на одлука кој стил на фризура најдобро ви стои вам.

17