Hologram je trodimenzionalna slika koja sadrži treću dimenziju (dubinu), tako da se objekat može posmatrati iz svih pravaca, kao da je stvaran.[1] Grubo rečeno, hologram predstavlja sliku dobijenu interferencijom dva svetlosna talasa, kao rekonstrukciju jednog od ta dva talasa koristeći drugi u procesu. Samo njegovo stvaranje je kompleksan proces u kome učestvuju razni objekti kao i svetlosni talasi koje sa tim ciljem obrađujemo. Zato, danas se često u njihovom dobijanju koriste kompjuteri, kao najkompatibilnije računsko sredstvo.

Hologram iz dva različita ugla

Priroda holograma

uredi

Svetlost

uredi

Svetlost kao pojam je usko povezana sa hologramima, ne samo zato što predstavlja njihovu osnovu, već i jer neke njene osobine blisko određuju karakteristike novodobijenog holograma. Prvo, na svetlost gledamo kao deo elektromagnetnog zračenja vidljiv ljudskim okom, tj. kao talas čija je svetlosna dužina λ između 380 nm i 780 nm, a frekvencija ν u intervalu od 405 THz do 790 THz. Takođe, kako na osnovu Maksvelovih jednačina saznajemo elektromagnetnu prirodu svetlosti, kao i da u njoj električno i magnetno polje međusobno interaguju, tako da su vektori njihovih pravaca normalni međusobno, kao i na pravac kretanja, zaključujemo da svetlost pripada grupi transverzalnih talasa. Ta činjenica povlači karakteristike svetlosti koje znatno utiču na same holograme: interferencija, difrakcija i polarizacija svetlosti.

 
Interferencija dva talasa

Interferencija

uredi

Interferencija predstavlja spajanje dva ili više koherentna svetlosna talasa. U zavisnosti od amplitude, fazne razlike i frekvencije tih talasa, interferencija može biti konstruktivna, u slučaju kada jača

 
Difrakcija sa dva otvora

rezultujući talas, ili destruktivna, u slučaju kada on slabi. Nakon interferencije dolazi do stvaranja interferencione slike koja se manifestuje nastajanjem svetlih i tamnih svetlosnih zona, gde je „svetlina“ određena činjenicom da li taj deo polja predstavlja maksimalno pojačanje (svetla zona), ili pak maksimalno slabljenje (tamna zona) talasa.

Difrakcija

uredi

Difrakcija predstavlja odstupanje kretanja svetlosti po svojoj uobičajenoj, pravolinijskoj putanji. Naime, pri kretanju svetlosnog talasa kroz otvore dužine slične talasnoj dužini svetlosti, otvor sam postaje novi tačkasti izvor svetlosti, iz koga se svetlost širi u svim pravcima, te dobijamo efekat zakrivljenosti. Takođe, rezultujući talas postaje interferencija novodobijenih talasa, tj. dobijenih nakon prolaska kroz otvor. U slučaju pojavljivanja velikog broja otvora, dolazi do stvaranja tzv. difrakcione rešetke koja je veoma korisna pri konstrukciji preciznih, a kompleksnih likova.

Polarizacija

uredi

Polarizacija predstavlja svojstvo određenih talasa koja opisuje ravan u kojoj taj talas osciluje. Pri polarizaciji svetlosti posmatramo samo orijentaciju električnog polja u jednom mestu pri jednoj oscilaciji.

Stvaranje holograma

uredi
 
Kada se kružni hologram osvetli laserskom svetlošću, nastaje trodimenzionalna slika koja se može posmatrati sa svih strana.
 
Prikaz snimanja holograma
 
Kosinusna zonska ploča
 
Prikaz rekonstrukcije holograma

Za stvaranje holograma, neophodna je laserska monohromatska svetlost. Svetlosni zrak iz lasera se deli na dva dela. Jedna polovina osvetljava objekat, koji odbija svetlost lasera. Odbijena svetlost se meša s drugom polovinom svetlosnog zraka lasera (referentni snop), tako da se stvaraju svetle i tamne trake interferencije. Tamne trake su mesta gde svetlosni talasi nisu u fazi, tako da se poništavaju. Svetle trake su mesta gde su svetlosni talasi u fazi. Hologram je fotografija ovih interferencijskih pruga. Pruge nemaju izgled objekta; u stvari, na hologramskoj ploči se ne mogu uočiti, zato što su suviše male.[2]

 
Hologramski prikaz evolucije čoveka. Deo laserskog snopa se odbija od objekta, a drugi deo od ogledala. Ova dva skupa svetlosnih talasa se preklapaju. Pruge nastale na ovaj način zapisuju se na fotografsku ploču i stvaraju hologram.

Sam proces dobijanja holograma se može podeliti na dva glavna dela: na snimanje holograma i na rekonstrukciju holograma. Inače, ključnu ulogu igra i laser koji učestvuje u njegovom dobijanju. Takođe, za njega najčešće koristimo određene ugrađene, interne štoperice koje tačno određuju dužinu emitovanja lasera jer od preciznosti zavisi detaljnost i vernost holograma. Hologram možemo jasnije predstaviti pri upoređivanju sa fotografijom. Pri fotografisanju na fotoemulziji se zapisuje odnos intenziteta talasa, dok pri stvaranju holograma uz zapis tog odnosa stoji i zapis faznog odnosa tih dvaju talasa, te dobijamo taj trodimenzionalan lik. Stoga, gledajući hologram i fotografiju jednog pojma, prikaz pojma jednim pogledom stvara jasniju sliku u ljudskom mozgu pri gledanju holograma. To možemo videti kada bismo gledali kroz prozore veličina 0,5m x 0,5m i 1m x 1m. Jasno, gledanjem kroz veći mi imamo jasniji prikaz slike, mada isti taj prikaz možemo dobiti ako bismo gledali kroz manji prozor iz više različitih uglova. Dakle, hologram sveobuhvatno može predstavljati niz veoma preciznih slika, kojih, očigledno mora biti mnogo kako bi se dobio sasvim isti prikaz.

Snimanje holograma

uredi

Pošaljimo koherentni laserski snop na polupropusnu ploču. Tada, talas će se razdvojiti na dva dela, tako da će se jedan reflektovati od ploče, dok će drugi proći kroz nju. Posmatrajmo prvo deo koji se odbio. On će se, nako te refleksije, ponovo odbiti od još jednog ogledala, čime dobijamo svetlosni talas koji nazivamo referentnim. Drugi deo koji je probio ploču se nakon toga reflektuje od predmeta čiji hologram želimo i prima oblik zavisno od oblika samog predmeta, te nastaje predmetni talas. Dakle, u jednom trenutku će se ti talasi sudariti, te će doći do njihovog spajanja, tj. interferencije čime dobijamo interferentnu sliku koju zovemo hologram. Međutim, kako se fotoploča nalazi na tom mestu i kako je referentni talas ravan a predmetni sferni, mora doći do stvaranja tzv. zonskih ploča. One predstavljaju skup koncentričnih kružnica, različitih debljina i poluprečnika. Takođe, sami ti poluprečnici kao i rastojanja između kružnica su veoma mala, reda veličine talasne dužine svetlosti, čime dolazi do difrakcije. Međutim, kako svaki par referentnog i sfernog talasa grade zonsku ploču, sve se one međusobno seku pod različitim uglovima, te dobijamo difrakcionu rešetku. Time, proces čuvanja holograma je završen.

Rekonstrukcija holograma

uredi

Da bismo omogućili posmatraču da vidi hologram koji smo sačuvali moramo učiniti još nekoliko stvari. Prvo, pošaljimo jedan ravan talas svetlosti na fotoploču tako da je ugao pod kojim talas pada na nju isti kao i ugao pod kojim je na fotoploču pao referentni talas. Time dolazi do difrakcije i iz predmeta se emituje rezultujući svetlosni talas ka posmatraču, takav da će se imaginarni lik pojaviti na mestu gde se nalazio originalni predmet. Dakle, hologram je stvoren.

Kompjuterski generisani hologrami

uredi

Pri uobičajenom dobijanju holograma, pripreme i postavke za njihovo dobijanje moraju biti savršene, jer ikakve male promene u intenzitetu svetlosti moraju biti primećene materijalom. Dakle, on mora biti veoma osetljiv, te bilo kakav uticaj svetlosti ili pak pokret može dovesti do uništenja interferentne slike, te soba sa opremom mora biti potpuno izolovana i mračna. Zbog svega toga, prirodno je pronaći drugi način rešavanja ovakvog problema. Pri kompjuterskom dobijanju mi određujemo tačnu poziciju lika našeg objekta koristeći se samo matematičkim funkcijama. Naime, koristeći se talasnom teorijom svetlosti, referentni i predmetni talas se u potpunosti predstavnjaju matematički. Takođe, procesi interferencije i difrakcije se detaljno analiziraju i matematički obrađuju, čime je svaka greška sasvim svedena na minimum.[3][4]

Vrste holograma

uredi

Kako bi se videle slike sačuvane u hologramu, potrebno je osvetliti hologramsku ploču laserskim zracima na isti način kao što su i nastale. Tada je moguće posmatrati objekat kao da je stvaran, s razlikom što je jednobojan, u boji laserske svetlosti. Postoje i hologrami koji mogu da se posmatraju na običnoj svetlosti.

Hologrami se dele u tri grupe među kojima jedan hologram mora imati po jedno svojstvo iz svake od grupa, npr. hologram može biti amplitudni tanki transmisioni, ili pak fazni volumni refleksioni, zavisno od grupe virtuelnih sistema kojima pripada.

  1. Amplitudni i fazni hologrami
  2. Tanki i debeli (volumni) hologrami
  3. Transmisioni i refleksioni hologrami

Korišćenje holograma

uredi
 
Hologrami na novčanicama
 
Hologram na kreditnoj kartici

Iako hologrami još uvek predstavljaju novinu u današnjem svetu, u smislu njihovog korišćenja u oblastima različitim od danas najzastupljenije – zabave, pronašli su korist u raznim delatnostima kao što su :

  • skladištenje podataka,
  • bankarstvo,
  • medicina,
  • umetnost.

Kako jednu zapreminu čini grupa međusobno zbijenih površina, koje danas koristimo pri čuvanju memorije u informatici, ovaj način skladištenja bi omogućio naglo povećanje trenutnog maksimalnog prostora određenog za podatke. Stoga, neke kompanije su pokušale proizvodnju sličnog, te postoje indikacije da se brzina narezivanja od 1Gb/s, ili čak 1Tb/s može lako dostići. Pri izradi nekih od današnjih novčanica, žigovi se najčešće čitaju laserom tako da se nakon čitanja stvara hologram koji se nakon toga upoređuje sa glavnim hologramom koji se nalazi u bazi podataka, čime ostvarujemo najprecizniju falsifikatnu proveru.

Jedna od grana koja najviše dobija ovim izumom je zasigurno medicina zbog brojnih provera koje mogu biti omogućene ovim pristupom. Naime, korišćenjem mašina koje generišu hologrami određenih unutrašnjih organa tela, dijagnoza se može veoma precizno izvršiti zbog prikaza u visokoj rezoluciji. Takođe, na isti način, bez zasecanja u telo pacijenta hirurzi mogu napraviti plan daljnjeg operisanja.

Osim za pravljenje slika, hologrami se koriste za ispitivanja i proveravanja u industriji. Ukazuju na male razlike pri izradi delova koji su pravljeni istovetno. Na primer, moguće je napraviti dva holograma mašinskog dela: jedan pre nego što je primenjena sila i jedan posle toga. Ako postoji malo odstupanje pri izradi mašinskog dela, uočiće se ako se poklope ta dva holograma.

Hologrami se koriste za ispitivanje zaštitnih ploča omotača spejs šatla, kako bi se ustanovilo da li su se odvojile od trupa letelice tokom leta.

Postoje i hologrami koji rade s običnom odbijenom svetlošću. Koriste se na kreditnim karticama i daju trodimenzionalnu sliku koju je lako posmatrati ako se kreditna kartica osvetli lampom. Međutim, neophodno je hologram uspraviti, kako bi slika bila trodimenzionalna.

Hologram na kreditnoj kartici, ako se posmatra iz različitih uglova, daje sliku u različitim bojama. Hologrami se postavljaju na kreditne kartice kako bi se otežalo njihovo krivotvorenje. Iz istog razloga postavljaju se i nalepnice sa hologramima na diskove s filmovima i muzikom.

Denis Gabor je 1948. godine prvi pokazao kako nastaju hologrami ali njegovi prvi pokušaji nisu dali slike dobrog kvaliteta. Svetlosni izvori koji su mu bili na raspolaganju nisu bili dovoljno jaki i usredsređeni. Holografija je zaista započela pronalaskom lasera šezdesetih godina prošlog veka. Laseri stvaraju vrstu svetlosti koja je neophodna za dobre holograme.

Vidi još

uredi

Reference

uredi
  1. ^ „What is Holography? | holocenter” (na jeziku: engleski). Pristupljeno 17. 01. 2020. 
  2. ^ Leith, Emmett N.; Upatnieks, Juris (01. 10. 1962). „Reconstructed Wavefronts and Communication Theory*”. JOSA (na jeziku: engleski). 52 (10): 1123—1130. doi:10.1364/JOSA.52.001123. 
  3. ^ Ch. Slinger; C. Cameron; M. Stanley (avgust 2005), „Computer-Generated Holography as a Generic Display Technology”, Computer, 38 (8): 46—53, doi:10.1109/mc.2005.260 
  4. ^ Yaraş, Fahri; Kang, Hoonjong; Onural, Levent (29. 9. 2009). „Real-time phase-only color holographic video display system using LED illumination”. Applied Optics. 48 (34): H48—53. Bibcode:2009ApOpt..48H..48Y. PMID 19956301. doi:10.1364/AO.48.000H48. hdl:11693/22545 . 

Literatura

uredi

Spoljašnje veze

uredi