Gambar holografik semakin banyak digunakan saat ini. Beberapa bahkan percaya bahwa itu pada akhirnya dapat menggantikan alat komunikasi yang kita kenal. Suka atau tidak suka, tetapi sekarang secara aktif digunakan di berbagai industri. Sebagai contoh, kita semua akrab dengan stiker holografik. Banyak produsen menggunakannya sebagai sarana perlindungan terhadap pemalsuan. Foto di bawah ini menunjukkan beberapa stiker holografik. Penggunaannya merupakan cara yang sangat efektif untuk melindungi barang atau dokumen dari pemalsuan.
Sejarah studi holografi
Gambar tiga dimensi yang dihasilkan dari pembiasan sinar mulai dipelajari relatif baru-baru ini. Namun, kita sudah bisa berbicara tentang keberadaan sejarah studinya. Dennis Gabor, seorang ilmuwan Inggris, pertama kali mendefinisikan holografi pada tahun 1948. Penemuan ini sangat penting, tetapi signifikansi besarnya pada waktu itu belum terlihat jelas. Para peneliti yang bekerja di tahun 1950-an menderita kekurangan sumber cahaya yang koheren, properti yang sangat penting untuk pengembangan holografi. Laser pertamadibuat pada tahun 1960. Dengan perangkat ini dimungkinkan untuk mendapatkan cahaya yang memiliki koherensi yang cukup. Juris Upatnieks dan Immet Leith, ilmuwan Amerika, menggunakannya untuk membuat hologram pertama. Dengan bantuan mereka, gambar objek tiga dimensi diperoleh.
Pada tahun-tahun berikutnya, penelitian terus berlanjut. Ratusan makalah ilmiah yang mengeksplorasi konsep holografi telah diterbitkan, dan banyak buku telah diterbitkan tentang metode ini. Namun, karya-karya ini ditujukan kepada spesialis, bukan pembaca umum. Dalam artikel ini kami akan mencoba menceritakan semuanya dalam bahasa yang dapat diakses.
Apa itu holografi
Definisi berikut dapat diajukan: holografi adalah foto tiga dimensi yang diperoleh dengan menggunakan laser. Namun, definisi ini tidak sepenuhnya memuaskan, karena ada banyak jenis fotografi tiga dimensi lainnya. Namun demikian, ini mencerminkan yang paling signifikan: holografi adalah metode teknis yang memungkinkan Anda untuk "merekam" penampilan suatu objek; dengan bantuannya, gambar tiga dimensi diperoleh yang terlihat seperti objek nyata; penggunaan laser memainkan peran penting dalam perkembangannya.
Holografi dan aplikasinya
Studi holografi memungkinkan kita untuk mengklarifikasi banyak masalah yang berkaitan dengan fotografi konvensional. Sebagai seni visual, pencitraan tiga dimensi bahkan dapat menantang yang terakhir, karena memungkinkan Anda untuk mencerminkan dunia di sekitar Anda dengan lebih akurat dan benar.
Ilmuwan terkadang memilih era dalam sejarah umat manusia dengan carakoneksi yang dikenal pada abad-abad tertentu. Kita dapat berbicara, misalnya, tentang hieroglif yang ada di Mesir kuno, tentang penemuan mesin cetak pada tahun 1450. Sehubungan dengan kemajuan teknologi yang diamati pada zaman kita, sarana komunikasi baru, seperti televisi dan telepon, telah mengambil posisi dominan. Meskipun prinsip holografik masih dalam masa pertumbuhan dalam penggunaannya di media, ada alasan untuk percaya bahwa perangkat yang didasarkan pada prinsip itu di masa depan akan dapat menggantikan alat komunikasi yang kita kenal, atau setidaknya memperluasnya. lingkup.
Literatur sci-fi dan media cetak arus utama sering kali menggambarkan holografi dalam cahaya yang salah dan terdistorsi. Mereka sering membuat kesalahpahaman tentang metode ini. Gambar volumetrik, terlihat untuk pertama kalinya, mempesona. Namun, yang tak kalah mengesankan adalah penjelasan fisik dari prinsip perangkatnya.
Pola interferensi
Kemampuan untuk melihat objek didasarkan pada fakta bahwa gelombang cahaya, yang dibiaskan atau dipantulkan, masuk ke mata kita. Gelombang cahaya yang dipantulkan dari suatu benda dicirikan oleh bentuk muka gelombang yang sesuai dengan bentuk benda tersebut. Pola pita (atau garis) gelap dan terang diciptakan oleh dua kelompok gelombang cahaya koheren yang berinterferensi. Ini adalah bagaimana holografi volumetrik terbentuk. Dalam hal ini, pita-pita ini dalam setiap kasus tertentu merupakan kombinasi yang hanya bergantung pada bentuk muka gelombang dari gelombang yang berinteraksi satu sama lain. Sepertigambar tersebut disebut interferensi. Ini dapat diperbaiki, misalnya, pada pelat fotografi, jika ditempatkan di tempat di mana interferensi gelombang diamati.
Berbagai hologram
Metode yang memungkinkan Anda untuk merekam (mendaftar) muka gelombang yang dipantulkan dari objek, dan kemudian mengembalikannya sehingga tampak bagi pengamat bahwa ia melihat objek nyata, dan bersifat holografi. Ini adalah efek karena fakta bahwa gambar yang dihasilkan adalah tiga dimensi dengan cara yang sama seperti objek nyata.
Ada banyak jenis hologram yang mudah membingungkan. Untuk secara jelas mendefinisikan spesies tertentu, empat atau bahkan lima kata sifat harus digunakan. Dari semua set mereka, kami hanya akan mempertimbangkan kelas utama yang digunakan oleh holografi modern. Namun, pertama-tama Anda perlu berbicara sedikit tentang fenomena gelombang seperti difraksi. Dialah yang memungkinkan kita untuk membangun (atau lebih tepatnya, merekonstruksi) muka gelombang.
Difraksi
Jika ada benda yang berada di jalur cahaya, itu akan menimbulkan bayangan. Cahaya dibelokkan di sekitar objek ini, sebagian memasuki area bayangan. Efek ini disebut difraksi. Hal ini dijelaskan oleh sifat gelombang cahaya, tetapi agak sulit untuk menjelaskannya secara ketat.
Hanya dalam sudut yang sangat kecil cahaya menembus area bayangan, jadi kita hampir tidak menyadarinya. Namun, jika ada banyak rintangan kecil di jalurnya, yang jaraknya hanya beberapa panjang gelombang cahaya, efek ini menjadi cukup terlihat.
Jika jatuhnya muka gelombang jatuh pada rintangan tunggal yang besar, bagian yang sesuai darinya "jatuh", yang praktis tidak mempengaruhi area yang tersisa dari muka gelombang ini. Jika ada banyak rintangan kecil di jalurnya, itu berubah sebagai akibat difraksi sehingga cahaya yang merambat di belakang rintangan akan memiliki muka gelombang yang berbeda secara kualitatif.
Transformasi begitu kuat sehingga cahaya bahkan mulai menyebar ke arah lain. Ternyata difraksi memungkinkan kita untuk mengubah muka gelombang asli menjadi yang sama sekali berbeda. Jadi, difraksi adalah mekanisme yang dengannya kita memperoleh muka gelombang baru. Perangkat yang membentuknya dengan cara di atas disebut kisi difraksi. Mari kita bicarakan lebih detail.
Kisi difraksi
Ini adalah piringan kecil dengan sapuan (garis) lurus sejajar tipis yang diterapkan di atasnya. Mereka dipisahkan satu sama lain dengan seperseratus atau bahkan seperseribu milimeter. Apa yang terjadi jika sinar laser bertemu dengan kisi-kisi di perjalanannya, yang terdiri dari beberapa garis gelap dan terang yang kabur? Sebagian akan langsung menembus jeruji, dan sebagian lagi akan menekuk. Dengan demikian, dua balok baru terbentuk, yang keluar dari kisi pada sudut tertentu ke balok asli dan terletak di kedua sisinya. Jika satu sinar laser memiliki, misalnya, muka gelombang datar, dua sinar baru yang terbentuk di sisinya juga akan memiliki muka gelombang datar. Jadi, melewatisinar laser kisi difraksi, kami membentuk dua muka gelombang baru (datar). Rupanya, kisi difraksi dapat dianggap sebagai contoh hologram yang paling sederhana.
Pendaftaran Hologram
Pengantar prinsip-prinsip dasar holografi harus dimulai dengan mempelajari dua muka gelombang bidang. Berinteraksi, mereka membentuk pola interferensi, yang direkam pada pelat fotografi yang ditempatkan di tempat yang sama dengan layar. Tahap proses (yang pertama) dalam holografi ini disebut perekaman (atau registrasi) hologram.
Pemulihan gambar
Kita akan menganggap bahwa salah satu gelombang bidang adalah A, dan yang kedua adalah B. Gelombang A disebut gelombang referensi, dan B disebut gelombang objek, yaitu dipantulkan dari objek yang bayangannya tetap. Ini mungkin tidak berbeda dengan cara apapun dari gelombang referensi. Namun, ketika membuat hologram dari objek nyata tiga dimensi, muka gelombang cahaya yang jauh lebih kompleks yang dipantulkan dari objek akan terbentuk.
Pola interferensi yang ditampilkan pada film fotografi (yaitu, gambar kisi difraksi) adalah hologram. Itu dapat ditempatkan di jalur berkas primer referensi (berkas sinar laser dengan bagian depan gelombang datar). Dalam hal ini, 2 muka gelombang baru terbentuk di kedua sisi. Yang pertama adalah salinan persis dari muka gelombang objek, yang merambat ke arah yang sama dengan gelombang B. Tahap di atas disebut rekonstruksi citra.
proses holografik
Pola interferensi yang dibuat oleh duagelombang bidang yang koheren, setelah direkam pada pelat fotografi, ini adalah perangkat yang memungkinkan, dalam kasus penerangan salah satu gelombang ini, untuk mengembalikan gelombang bidang lainnya. Oleh karena itu, proses holografik memiliki tahapan sebagai berikut: pendaftaran dan "penyimpanan" berikutnya dari objek gelombang depan dalam bentuk hologram (pola interferensi), dan pemulihannya setelah setiap saat ketika gelombang referensi melewati hologram.
Gelombang depan objektif sebenarnya bisa apa saja. Misalnya, dapat dipantulkan dari beberapa objek nyata, jika pada saat yang sama koheren dengan gelombang referensi. Dibentuk oleh dua muka gelombang mana pun dengan koherensi, pola interferensi adalah alat yang memungkinkan, karena difraksi, mengubah salah satu dari muka ini menjadi yang lain. Di sinilah kunci dari fenomena seperti holografi disembunyikan. Dennis Gabor adalah orang pertama yang menemukan properti ini.
Pengamatan bayangan yang dibentuk oleh hologram
Di zaman kita, perangkat khusus, proyektor holografik, mulai digunakan untuk membaca hologram. Ini memungkinkan Anda untuk mengonversi gambar dari 2D ke 3D. Namun, untuk melihat hologram sederhana, proyektor holografik tidak diperlukan sama sekali. Mari kita bahas secara singkat tentang cara melihat gambar seperti itu.
Untuk mengamati gambar yang dibentuk oleh hologram paling sederhana, Anda harus meletakkannya pada jarak sekitar 1 meter dari mata. Anda perlu melihat melalui kisi difraksi ke arah di mana gelombang bidang (direkonstruksi) keluar darinya. Karena gelombang bidang yang masuk ke mata pengamat, gambar holografik juga datar. Tampaknya bagi kita seperti "dinding buta", yang diterangi secara merata oleh cahaya yang memiliki warna yang sama dengan radiasi laser yang sesuai. Karena "dinding" ini tidak memiliki fitur khusus, tidak mungkin untuk menentukan seberapa jauh jaraknya. Sepertinya Anda sedang melihat dinding memanjang yang terletak di tak terhingga, tetapi pada saat yang sama Anda hanya melihat sebagian darinya, yang dapat Anda lihat melalui "jendela" kecil, yaitu hologram. Oleh karena itu, hologram adalah permukaan bercahaya seragam di mana kita tidak melihat sesuatu yang layak untuk diperhatikan.
Kisi difraksi (hologram) memungkinkan kita untuk mengamati beberapa efek sederhana. Mereka juga dapat didemonstrasikan menggunakan jenis hologram lainnya. Melewati kisi difraksi, berkas cahaya terbelah, dua sinar baru terbentuk. Sinar laser dapat digunakan untuk menerangi setiap kisi difraksi. Dalam hal ini, radiasi harus berbeda dalam warna dari yang digunakan selama perekaman. Sudut lengkung sinar warna tergantung pada warna apa yang dimilikinya. Jika berwarna merah (panjang gelombang terpanjang), maka sinar tersebut dibengkokkan pada sudut yang lebih besar daripada sinar biru, yang memiliki panjang gelombang terpendek.
Melalui kisi difraksi, Anda dapat melewatkan campuran semua warna, yaitu putih. Dalam hal ini, setiap komponen warna hologram ini ditekuk pada sudutnya sendiri. Outputnya adalah spektrummirip dengan yang dibuat oleh prisma.
Penempatan stroke kisi difraksi
Garis-garis kisi difraksi harus dibuat sangat dekat satu sama lain sehingga pembelokan sinar terlihat. Misalnya, untuk membengkokkan balok merah sebesar 20°, jarak antara sapuan harus tidak melebihi 0,002 mm. Jika mereka ditempatkan lebih dekat, berkas cahaya mulai menekuk lebih jauh. Untuk "merekam" kisi ini, diperlukan pelat fotografi, yang mampu merekam detail yang begitu halus. Selain itu, pelat harus tetap diam sepenuhnya selama pemaparan, serta selama pendaftaran.
Gambar dapat diburamkan secara signifikan bahkan dengan gerakan sekecil apa pun, dan sedemikian rupa sehingga tidak dapat dibedakan sama sekali. Dalam hal ini, kita tidak akan melihat pola interferensi, tetapi hanya pelat kaca, berwarna hitam atau abu-abu seragam di seluruh permukaannya. Tentu saja, dalam hal ini, efek difraksi yang dihasilkan oleh kisi difraksi tidak akan direproduksi.
Transmisi dan hologram reflektif
Kisi difraksi yang telah kita bahas disebut transmisif, karena bekerja dalam cahaya yang melewatinya. Jika kita menerapkan garis kisi bukan pada pelat transparan, tetapi pada permukaan cermin, kita akan mendapatkan kisi difraksi reflektif. Ini memantulkan warna cahaya yang berbeda dari sudut yang berbeda. Dengan demikian, ada dua kelas besar hologram - reflektif dan transmisif. Yang pertama diamati dalam cahaya yang dipantulkan, sedangkan yang kedua diamati dalam cahaya yang ditransmisikan.
