نگاه اجمالی
هولوگرافی از نظر ثبت اطلاعات مربوط به یک صحنه و منظره بر روی
فیلم ، به عکاسی شباهت دارد، اما شیوه‌ها و وسایل کار برای ایجاد تصویر همچون خود مقادیر به دست آمده کاملا متفاوتند. در عکاسی متعارف تصویری که از یک منظره و صحنه بدست می‌آید، چه عکس باشد یا اسلاید به هر حال تصویری است که نهایتا ایجاد میشود.
اطلاعات مربوط به هر سه بند ثبت شده است و ناظر از تماشای هولوگرام احساس برجستگی در تصویر می‌کند. حتی بیش از آنچه در
استرئوسکوپی معمول است، بر بعد در استرئوسکوپی را با تعبیری میشود
بعد کاذب نامید. چون فقط از یک زاویه یعنی همان زاویه‌ای که
دوربینها موقع عکسبرداری ، مستقر بوده، میشود تصویر را مشاهده کرد. در حالی که در هولوگرافی منظره بازسازی شده را از زوایای متعدد می‌توان دید و ناظر با حرکت دادن سر خود اثر ناشی از اختلاف منظر معین جابجایی روشن نسبت به هم در اثر جابجایی ناظر را حس خواهد کرد.
سیر تحولی و رشد
در سال 1947
دنیس گابور دانشمند انگلیسی هولوگرافی را پیش‌بینی و پیشگویی کرد، ولی نتوانست این امر را به طور عملی به نمایش در آورد. این کار به اجبار تا اوایل سالها 1960 یعنی زمان اختراع نوع خاصی از منبع نور ،
لیزر به تعویق افتاد.
هولوگرافی با نور همدوس لیزر (Conerent)
- تهیه هولوگرام و ثبت تصویر مانند آنچه برای ثبت تصاویر متعارف عکاسی معمول است روی فیلم حساس عکاسی انجام می‌گیرد، اما برای درک تفاوت میان دو شیوه لازم است طبیعت نور بررسی شود.
- نور مرئی: نور مرئی شکلی از تابش الکترومغناطیسی است و با سرعت 300 هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. از سوی دیگر می‌دانیم که فاصله دو بر آمدگی در حرکت موجی را طول موج و تعداد برآمدگیهایی را که در هر ثانیه از یک نقطه معین می‌گذرد فرکانس یا بسامد حرکت موج می‌نامند. حاصلضرب بسامد در طول موج نیز سرعت انتشار خوانده میشود و چون سرعت انتشار ثابت است. بنابراین ، می‌توان گفت که در فرکانس بالا طول موجها کوتاهترند.
- منابع نوری که در عکاسی متعارف از آنها استفاده میشود، نور خورشید روشنایی حاصل از چراغهای برق است. فرکانس این نوع منابع نور ، بسیار گسترده است. و نورهای فرابنفش تا فرو سرخ را در بر می‌گیرد. به دلیل ماهیت نا منظم نور سفید در این نوع نور نمی‌توان در ثبت اطلاعات مربوط به عمق منظره یا صفحه استفاده کرد.
- برای ثبت اطلاعات مربوط به عمق منظره یا صفحه ، منبع نور مورد استفاده باید از نوع تک فرکانسی نباشد، یعنی تک رنگ باشد و هر چه موج با موجهای دیگر هم فاز یا همدوس باشد، در چنین منبع نوری برآمدگی هر موج هم فاز با دیگر فیزیک امواج حرکت می‌کند و اضافه می‌کنیم که چنین تابش نوری را ابزار لیزری منتشر می‌کند.
ثبت هولوگرام
چون تابش لیزر منظم یعنی تکرنگ و همدوس است. جزئیات صحنه‌ای که چنین نوری بر آن می‌تابد، با دقت تمام روی فیلم عکاسی منتقل میشود. موجی که از بخشهای دورتر صحنه به فیلم می‌تابد نسبت به موج مربوط به بخشهای نزدیکتر صحنه تأخیر خواهد داشت. همین امر روی فیلم ثبت میشود. برای ثبت یک باریکه مبنا (refrence beam) مورد نیاز خواهد بود تا روابط فازی باریکه ما باهم مقایسه شوند. این کار با تقسیم کردن
پرتو لیزر به دو بخش بدست می‌آید.
بخشی از باریکه به سمت صفحه مورد نظر هدف گیری میشود و باریکه منعکس شده از صفحه با بخش دیگری از باریکه که مستقیما به فیلم عکاسی می‌تابد، مقایسه میشود. پرتوهای تابشی در محلی که به هم می‌رسند باهم
تداخل خواهند کرد. هنگامی که شکمهای دو موج بر هم منطبق می‌شوند. شدت با دامنه انرژی موج افزایش می‌یابد. این حالت را تداخل می‌نامند. وقتی شکم یک موج بر حداقل وضعیت موج دوم تطبیق می‌کند. چگالی کاهش می‌یابد.
تداخل سازنده وقتی رخ می‌دهد که هر دو موج به طور هم فاز نسبت به هم به یک نقطه برسند.
تداخل ویرانگر هنگامی اتفاق می‌افتد که امواج غیر همفاز باشند. هر چند هر دو این فیزیک امواج که با یکدیگر برخورد می‌کنند با گذشت زمان تغییر می‌کنند. اما دامنه‌های به دست آمده در صفحه هولوگرافی با زمان تغییر نمی‌کنند این مسئله به این معناست که الگوی
امواج ساکن بوجود می‌آید. و همین فیزیک امواج ساکن هستند که در فیلم عکاسی ثبت می‌شوند. علاوه بر این الگوی ثبت شده شامل اطلاعات دامنه و فاز باریکه تابشی است. در یک عکس متعارف فقط دامنه‌های نوری که به فیلم می‌رسند ثبت میشود.
طرح هولوگرام
فیلم هولوگرافیک ظاهر شده یا هولوگرام ، شباهتی به منظره اصلی یا موضوع اصلی ندارد. هرگاه موضوع مورد عکاسی ، صفحه‌ای صاف و منعکس کننده نور باشد، تصویر روی فیلم مجموعه‌ای از رشته‌های روشن و تاریک خواهد بود. حال آنکه تصویر یک نقطه به صورت تعدادی دایره هم مرکز خواهد بود و در واقع هولوگرام یک منظره به شکل دوایر تیره و روشن است است که با پیچیدگی خاصی بر روی هم قرار گرفته‌اند.
بازسازی صحنه
ثبت تصاویر هولوگرافی شیوه‌های گوناگون دارد اما معمولا هولوگراف به صورت شفافه (فیلمی مانند اسلاید) ثبت میشود، برای ایجاد و بازسازی منظره اصلی باید
پرتو نور همدوس مطابق باریکه مبنا که در ثبت تصویر مورد استفاده قرار گرفته است بر شفافه تاباند. هرگاه در پشت همین شفافه قرار بگیریم تصویرهای صحنه یا منظره را دوباره خواهیم دید. در واقع پرتو لیزری که تصویر را بازسازی می‌کند، باید عینا مانند پرتو اولیه نباشد. این پرتو به محض عبور از داخل شفافه هولوگرام از نظر دامنه و فاز تغییر می‌کند و به این ترتیب تصویر مجازی از جسم ایجاد می‌کند که فقط ناظری که پشت هولوگرام قرار دارد، آن را می‌بیند.
علاوه بر آن یک تصویر حقیقی نیز در سمتی که ناظر قرار دارد، ظاهر میشود. این تصویر را با
چشم نمی‌توان دید و برای مشاهده آن باید پرده‌ای را در باریکه کانونی قرار دارد، تا تصویر بر روی آن تشکیل شود. چون رنگ به فرکانس نور بستگی دارد. بنابراین هولوگرافی که با استفاده از یک باریکه لیزر به وجود می‌آید تکرنگ خواهد بود. البته با استفاده از سه باریکه لیزر که فرکانس آنها مطابق با فرکانس نور (
رنگهای اصلی قرمز ، سبز و آبی باشد می‌تواند تصویری تمام رنگی ایجاد کرد.
کاربردهای هولوگرافی
- با توجه به خواص بی‌شمار هولوگرافها از آنها در صنعت و مهندسی بسیار سود می‌برند. یک خاصیت این است که می‌توان چندین هولوگرام را روی یک فیلم ثبت کرد. جهت باریکه مبنا یا مرجع نسبت به فیلم در عکسبرداریهای گوناگون متفاوت است. از این رو الگوهای تداخلی و ایجاد تصویر هنگامی امکان دارد که فیلم را پس از ظهور و ثبت در برابر تابش پرتو در باز سازنده قرار دهیم. این پرتو دقیقا در همان جهتی بر فیلم می‌تابد که باریکه مبنا در آن جهت بر آن تابیده است.
در واقع به همین دلیل است که می‌توان با تغییر دادن زاویه تابش نور تصاویر متعددی را بر روی یک فیلم ثبت کرد و ناظر می‌تواند با چرخاندن فیلم در برابر باریکه ثابت نور ، کلیه تصاویر ثبت شده را یک به یک ببیند. بدین ترتیب از هولوگرافی در تمام زمینه‌هایی که به ذخیره و نگهداری اطلاعات مربوط میشود می‌توان استفاده کرد.
- کاربرد دیگر هولوگرافی در بررسی اندازه اشیایی است که از روی آن مدل دیگری ساخته‌اند. در واقع اصل شیئ و نسخه بدل را طوری در معرض تابش شعاعهای لیزر قرار می‌دهند که هولوگرام ایجاد می‌کند. هرگاه اندازه اصل و بدل با یکدیگر متفاوت باشند، الگوههای تداخلی به وجود می‌آورند. از روی این الگوها اختلافها را متوجه می‌شوند. در این شیوه اختلافی به اندازه 0.0003 میلیمتر قابل مشاهده و بررسی است. هولوگراف از کشفیات نسبتا جدید است و موارد استفاده از آن در حال افزایش است.
مباحث مرتبط با عنوان
