علم هولوگرافی چیست؟

آنچه در این مقاله خواهید خواند:

• پدید آورنده علم هولوگرافی
• هولوگرام چگونه ساخته می شود؟
• تفاوت اصلی هولوگرام و هولوگرافی
• روش های ثبت تصاویر هولوگرافی
• هولوگرافی در کجا استفاده می شود؟

هولوگرافی جزو مباحث فیزیک اپتیک است. به علم تولید هولوگرام، هولوگرافی می گویند. در حقیقت می توان گفت هولوگرافی بازگشت تصویر دو بعدی از یک تصویر سه بعدی است. در این مبحث فقط شدت نور آن ثبت می شود. در محیطی که حساس به نور است فقط تغییرات شدت نور ثبت می شود. هولوگرافی ثبت یک تصویر است که توسط فرآیندهای اپتیکی همانند پراش نور و تداخل نور و در اثر استفاده از لیزر به وجود آید و دارای طرح های مختلفی است.

پدید آورنده علم هولوگرافی

بی شک دنیس گابور ( Denis Gabor ) انگلیسی را می بایست به عنوان پدید آورنده علم هولوگرافی دانست. چرا که او در سال 1947 میلادی در حالی که در زمینه افزایش دقت میکروسکوپ های الکترونی فعالیت می نمود موفق به انجام این کشف مهم شد و در سال 1971 مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک گردید. یافته های وی به ناچار تا اوایل سال 1960 یعنی زمان اختراع نور لیزر به تعویق افتاد.

پس از این تاریخ دو محقق به نامهای لایت ( Emmett Leith ) و اپاتنیکس ( Juris Upatnieks ) از ایالات متحده آمریکا و یوک ( Yuri Dennis Yuk ) از روسیه بطور مستقل از یکدیگر روش های دیگری را با بهره گیری از نور لیزر در ساخت هولوگرام به شکل امروزی کشف نمودند.

هولوگرام چگونه ساخته می شود؟

آنچه که بعنوان هولوگرام می بینیم ثبت یک تصویر طی یک فرآیند پیچیده اپتیکی است که معمولا به وسیله نور لیزر از طریق دو فرآیند پراش نور و تداخل نور به وجود می آید. این فرآیند بدین صورت است که نور لیزر توسط ابزار ویژه ای به دو باریکه نور تقسیم می گردد، یک باریکه به سمت صفحه ثبات منتقل می شود که به آن پرتو مرجع می گوئیم و باریکه دیگر که پرتو شی است پس از عبور از شی مورد نظر جهت عکس برداری به سمت صفحه ثبات هدایت می شود. این دو پرتو در محل صفحه ثبات با هم تداخل می کنند.

در این فرآیند هنگامی که قله های دو موج برهم منطبق می شوند، شدت یا دامنه انرژی موج افزایش می یابد و زمانی که قله و دره موج دوم تطبیق می کند، چگالی کاهش می یابد. تداخل سازنده وقتی رخ می دهد که هردو موج بطور هم فاز نسبت به هم به یک نقطه برسند و تداخل ویرانگر هنگامی اتفاق می افتد که امواج غیر هم فاز باشند.

از آنجایی که این الگوی ثبت شده شامل اطلاعات دامنه و فاز باریکه تا شی است بنابراین تفاوت آشکاری با یک عکس معمولی را داشته و همین امر موجب سه بعدی بنظر رسیدن تصویر هولوگرام می گردد. 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.

پیشنهاد میکنیم مقاله زیر را نیز بخوانید:

نوار هولوگرام جهت بسته بندی کالا

تفاوت اصلی هولوگرام و هولوگرافی

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، در استرئوسکوپی را با تعبیری می‌شود بعد کاذب نامید. چون فقط از یک زاویه یعنی همان زاویه‌ای که دوربین ها 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.

فیلم هولوگرافی 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 که با پیچیدگی خاصی بر روی هم قرار گرفته‌اند.

روش های ثبت تصاویر هولوگرافی

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 داد، 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 تک رنگ 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.

هولوگرافی در کجا استفاده می شود؟

با توجه به خواص بی شمار هولوگرافی می توان ازآن در شاخه های مختلف صنعت و مهندسی سود برد. این کاربرد ها عبارتند از:

• ساخت برخی از قطعات اپتیکی مثل توری
• میکروسکوپ سه بعدی
• مهندسی پزشکی
• کاربردهای انتشار نور و سیستم های پروجکشن
• ساختار های نانو
• آثار باستانی
• ساخت مدلهای مجازی
• پزشکی و صنایع داروئی
• ذخیره سازی و نگهداری اطلاعات
• تداخل سنجی
• تست های غیر مخرب N.D.T

یکی از مهمترین کاربردهای علم هولوگرافی در بخش هدست‌ها است که شرکت‌های فعال در زمینه تکنولوژی در سال‌های اخیر در این زمینه پیشرفت‌های زیادی داشته‌اند. یکی از این محصولات هولولنز شرکت مایکروسافت است.