Холография

(пренасочване от Холограма)

Холографията (на гръцки: Όλος-holos — цял + γραφή-graphe — пиша) е метод, позволяващ да се запише и възстанови напълно вълновия фронт на вълна, разсеяна от обект, както по амплитуда, така и по фаза. Тя е науката, която се занимава със създаването на холограми – форма на изобразяване, която позволява записването и възпроизвеждането на триизмерни образи с помощта на лазер.

Две холограми
Холографски автопортрет на проф. Венцеслав Съйнов, Национален политехнически музей

Холограма може да бъде наречена всяка дифракционна решетка (решетка от множество повтарящи се елементи, чиито размери са сравними с дължината на вълната и се наблюдава явлението дифракция), чиято структура не е задължително за бъде правилна и повтаряща се. Холограмите не е задължително да бъдат записани чрез интерференцията на два светлинни снопа. Те могат да бъдат синтезирани чрез компютър. Холограмите могат да бъдат записани чрез интерференция и четени от електронна изчислителна машина. Както това става при холографските памети и при филтрите за разпознаване на образи.

Холографската интерферометрия е интерференчен метод за регистриране интерференцията между две на вълни (най-разпространени са светлинните) – опорна и предметна. Дифрактиралите от обекта, осветен с кохерентна светлина (съгласувана по фаза, така че вълните за могат да интерферират), вълни представляват предметната вълна. Същия светлинен източник, с който е осветен обекта представлява опорната вълна, която е съгласувана по фаза с предметната вълна. Холографската техника може да бъде използвана и за съхраняване и обработка на информация.

Исторически бележкиРедактиране

Теорията на холографията е създадена през 1947 г. от унгарския учен Денис Габор и е случайно откритие, направено в хода на изследвания, провеждани с цел усъвършенстване на електронната микроскопия. В основата на откритието е методиката за възстановяване на вълновия фронт на светлината, отразена или преминала през обекта на изобразяване. Практически холографията се развива едва в началото на 60-те години на ХХ век, след създаването на лазерите, които са мощни източници на кохерентна светлина, необходима за получаване и възстановяване на холографските образи. Понастоящем се изработват и холограми, чиято информация се възстановява с помощта на бяла светлина. Те са конструирани за пръв път от Денисюк на базата на прилагане на методите на Липман (цветна фотография на черно-бяла фотографска плака) в холографията. Холограми в бяла светлина се използват и като осигурителни елементи на лични документи, кредитни карти и др. – това са т.нар. дъгови холограми. При възстановяване на записани холограми по метода на Денисюк с бяла светлина се наблюдава оцветяване на изображението в различни цветове, които не съвпадат с естествените цветове на обекта. Този факт се обяснява с различните условия на интерференция за различните дължини на вълната, от които е съставена бялата светлина.

Съществуват и цветни холограми. За тяхното записване се използва зелен, червен и син лазер, които създават три интерференчни картини върху холографската плака. За правилното възстановяване на цветни холограми се използват отново три лазера — син, зелен и червен, всеки от които възстановява съответната холограма за всеки основен цвят или ако са отражателни (записани по метода на Денисюк) възстановяването се извършва с бяла – некохерентна светлина.

Физически принципРедактиране

Основава се на явлението интерференция на светлината. Две светлинни вълни интерферират и върху фотографска плака се записва както амплитудата (интензитета) на получената след интерференцията светлина вълна, така и нейната фаза. След експонирането на фотографския материал той се проявява. За да можем да наблюдаваме образа на записания обект трябва да осветим отново плаката с един от лъчите — наречен опорен. Опорният лъч при записа не идва от предмета. От предмета се разсейва другият лъч — наречен предметен.

Съществуват и така наречените „фазови“ холограми. При тях фотографската плака е напълно прозрачна. Записването води само до изменение на дебелината на фотографската плака в зависимост от интезитета на светлината по време на записването на холограмата. Изображението се възстановява от „дефазирането“ на опорния лъч от точките с различна дебелина подобно на дифракционната решетка. Фазовите холограми се отличават с по-високо качество и яркост.

Фотографски материали, използвани за холографски записРедактиране

Принципно, материалите използвани за холографски запис не се различават особено от обикновените материали използвани за фотография, но има някои съществени различия в крайните параметри. Поради тази причина за целите на холографията се използват специално синтезирани фотоматериали.

В холографията, както и при фотографските снимки се използват материали на основата на сребърен халогенид (най-често сребърен бромид). При синтеза на фотографската емулсия съществува правопропорционална зависимост между големината на кристала на сребърния халогенид и светлочувствителността. Поради тези причина, за традиционната фотография се прилагат мерки за „растеж“ на кристалите на сребърния халогенид, за да се постигне високата им чувствителност позната от любителската фотография. В холографията обратно, необходими са мерки за избягване на големите сребърно-халогенидни кристали и стремежа те да бъдат възможно най-малки. Причината е, че за разлика от обикновеното фотографско изображение, където се записва проектираното с фотообектив плоско (двумерно) изображение директно върху фотоматериала в холографията се записва интерференчната картина между опорния сноп светлина и отразената от обекта „предметна“ светлина. При този процес е нужна разделителна способност от няколостотин до няколко хиляди линии на милиметър. Това е възможно само при беззърнести или с изключително малък размер зърнистост фотографски материали.

Освен класическите регистриращи среди изградени на основата на сребърен халогенид за целите на холографията са синтезирани и множество други материали — например на основата на бихромиран желатин, фотополимер и др.

Най-използвани от тях са регистриращите среди на основата на бихромиран желатин. Основно тяхно предимство е липсата на зърнистост и висока дифракционна ефективност. Поради това холограмите записани на основата на бихромиран желатин имат изключително висока яркост и качество. Съществен недостатък на бихромирания желатин е много ниската чувствителност в сравнение със сребърния халогенид — порядък и повече. Затова за запис на големи холографски изображения на основата на бихромиран желатин са нужни скъпи мощни лазери. Друг недостатък е чувствителността на бихромирания желатин само към късите дължини на вълната – ултравиолетово, виолетово, синьо. За дължините от зеления спектър, чувствителността на бихромирания желатин рязко спада, като за жълтите, оранжевите и червените лъчи тя е на практика нулева. За да се коригира този проблем в емулсията на бихромирания желатин се вкарват специални багрила (сенсибилизатори), които поглъщат лъчите от зеления, жълтия и червения спектър и правят възможен записът на холограми с лазери, генериращи в областите на големите дължини на вълната. Въпреки това чувствителността на бихромирания желатин към червената и зелена дължина на вълната остава няколко порядъка по-ниска от чувствителността към късите дължини от спектъра на светлината. Съществен недостатък на средите на основата на бихромиран желатин е и невъзможността за промишлено производство поради изключително краткия им срок на годност — от порядъка на няколко седмици, което допълнително ограничава масовата им употреба.

Вижте същоРедактиране