علم هولوگرافی

هولوگرافی جزو مباحث فیزیک اپتیک می باشد.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 می باشد.

آنچه که بعنوان هولوگرام می بینیم ثبت یک تصویر طی یک فرآیند پیچیده اپتیکی است که معمولا بوسیله نور لیزر از طریق دو فرآیند پراش نور و تداخل نور بوجود می آید.

هولوگرافی چیست

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 میکروسکوپهای 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 روشهای 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 میگردد ، یک باریکه به سمت صفحه ثبات منتقل میشود که به آن پرتو مرجع می گوئیم و باریکه دیگر که پرتو شی می باشد پس از عبور ازشی مورد نظر جهت عکس برداری به سمت صفحه ثبات هدایت می شود .

این دو پرتو در محل صفحه ثبات با هم تداخل میکنند . 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 آنجائی که این الگوی ثبت شده شامل اطلاعات دامنه وفاز 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.

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 دوربینها 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 تکرنگ 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 .

کاربردهای هولوگرافی

با توجه به خواص بی‌شمار هولوگرافها از آنها در صنعت و مهندسی بسیار سود می‌برند. یک خاصیت این است که می‌توان چندین هولوگرام را روی یک فیلم ثبت کرد. جهت باریکه مبنا یا مرجع نسبت به فیلم در عکسبرداریهای گوناگون متفاوت است. از این رو الگوهای تداخلی 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 در همان جهتی بر فیلم می‌تابد که باریکه مبنا در آن جهت 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 ناظر می‌تواند با چرخاندن فیلم در برابر باریکه 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 شیئ و نسخه بدل را طوری در معرض تابش شعاعهای لیزر قرار می‌دهند که هولوگرام ایجاد می‌کند. هرگاه اندازه‌ اصل و بدل با یکدیگر متفاوت باشند، الگوهای تداخلی به وجود می‌آورند. از روی این الگوها اختلافها را متوجه می‌شوند. در این شیوه اختلافی به اندازه 0.0003 میلیمتر قابل مشاهده و بررسی است. هولوگرافی از کشفیات نسبتا جدید است و موارد استفاده از آن در حال افزایش است.