نگاه اجمالی
هولوگرافی از نظر ثبت اطلاعات مربوط به یک صحنه و منظره بر روی فیلم 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 به دست میآید حال چه عکس باشد یا اسلاید به هر حال تصویری است نهایتا ایجاد میشود. اطلاعات مربوط به هر سه بند ثبت شده است و ناظر از تماشای هولوگرام احساس بد و برجستگی میکند، حتی بیش از آنچه در استروسکوپی معمول است بعد در استرسکوپی را با تعبیری میشود بعد کاذب نامید.
زیرا فقط از یک زاویه یعنی همان زاویهای که دوربینها موقع عکس برداری ، مستقر بودند 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 خور اثر ناشی از اختلاف منظره جابهجایی روشی نسبت به هم در اثر جابهجایی ناضر 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 ـ لیزر به تعویق افتاد.
لیزر و نور همهرس ( Conerent )
تهیه هولوگرام و ثتب 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 ماهیت نور برسی شود.
نور مرئی شکلی زا تششع الکترومغناطیسی است و با سرعت 300 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. حاصل ضرب بسامد در طول موج نیز سرعت انتشار خوانده میشود و چون سرعت انتشار ثابت است بنابراین میتوان گفت که 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 فرد سرخ را در بر میگیرد. به دلیل ماهیت نا منظم 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 نمیباشد. یعنی تک رنگ باشد. و هر چه موج با موجهای دیگر هم فاز یا همهرس باشد. در چنین منبع نوری برآمدگی هم موج هم فاز با یکدیگر امواج حرکت میکند و اضافه میکنیم که چنین تابه نور را ابزار لیزری منتشر میکند.
ثبت هولوگرام:
چون تابه لیزر منظم بین تک رنگ و همهرس است جزئیات صحنهای که چنین نوری بر آن میتابد. با وقت 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 یک بک میشود.
برای ثبت یک دو تابه مبنا ( refrence beam ) مورد نیاز خواهد بود تا روابط فازی تابه ما با هم مقایسه شوند این کار با تقسیم کردن پرتو لیزر به دو بخش به دست میآید. بخشی تابه به سمت صحنه مورد نظر هدف گیری میشود و تابه منعکس شده از صحنه با بخش دیگری از تابه که مستقیما به فیلم عکاسی میتابد مقایسه میشود. دو تابه در محلی که به هم میرسند با هم تداخل خواهند کرد.
هنگامی که شکمهای دو موج بر هم منطبق میشوند. شدت با دامنه انرژی امواج 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 همناز نیست به هم به یک نقطه برسند تداخل دایرنگر هنگامی اتفاق میافتد که امواج نا فاز باشند.
هر چند هر دو این امواج که با یکدیگر برخورد میکنند متغیر در زمان هستند. اما دامنههای به دست آمده در صحنه هولوگرافی با زمان تغییر نمیکنند این به آن معناست که الگوی امواج ساکن به وجود میآید. و همین امواج ساکن هستند که در فیلم عکاسی ثبت میشوند علاوه بر این الگوی ثبت شده شامل اطلاعات دامنه و فاز تابه شی است در یک عکس متعارف فقط دامنههای نوری که به فیلم میرسند ثبت میشود.
هولوگرام:
فیلم هولوگرافیک ظاهر شده یا هولوگرام شباهتی به منظره اصلی با 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 دایرههای هم مرکز خواهد بود و در واقع هولوگرام یک منظره به شکل دوایر یکره و روشن است است که به 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 همهرس مطابق تابه مبنای 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 نمیباشد. این پرتو به محض عبور از داخل شفافه هولوگرام از نظر دامنه و فاز تغییر میکند. و به این ترتیب تصویر مجازی از ثبت شی 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 با چشم نمیتوان دید و برای مشاهده این باید پردهای را در تابه کانونی قرار دارد. تا تصویر بر روی آن تشکیل شود. چون رنگ به فرکانس نور ارتباط دارد. بنابراین هولوگرافی که با استفاده از یک تابه لیزر به وجود میآید تک رنگ خواهد بود. البته با استفاده از سه ، تابه 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 استفاده فراوان میبرند یکی از خواص این است که میتوان چندین هولوگرام را روی یک فیلم ثبت کرد. جهت تابه منبا یا مرجع نسبت به فیلم در عکسبرداری گوناگون متفاوت است. از این رو الگوهای تداخی 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 همان جهتی بر فیلم بتابد که تابه مبنا 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 ناضر میتواند با چرخاندن فیلم در برابر تابه 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 شی و نسخه بدل را طوری در معرض تابع شعاعهای لیزر قرار میدهند که هولوگرام ایجاد میکنند. هرگاه اندازه اصل و بدل با یکدیگر متفاوت باشند الگوههای تداخلی به وجود میآورند. و از روی این الگوها اختلافها را متوجه میشوند. در این شیوه اختلافی به اندازه 0/0003 میلیمتر قابل مشاده و بررسی است.
هولوگراف از کشفیات نسبتا جدید است و موارد استفاده از آن در حال افزایش است.