Imazhi holografik përdoret gjithnjë e më shumë sot. Disa madje besojnë se ai mund të zëvendësojë përfundimisht mjetet e komunikimit të njohura për ne. I pëlqen apo jo, por tani përdoret në mënyrë aktive në një sërë industrish. Për shembull, të gjithë jemi të njohur me ngjitësit holografikë. Shumë prodhues i përdorin ato si një mjet mbrojtjeje kundër falsifikimit. Fotografia më poshtë tregon disa nga ngjitësit holografikë. Përdorimi i tyre është një mënyrë shumë efektive për të mbrojtur mallrat ose dokumentet nga falsifikimi.
Historia e studimit të holografisë
Imazhi tredimensionale që rezulton nga përthyerja e rrezeve filloi të studiohej relativisht kohët e fundit. Megjithatë, tashmë mund të flasim për ekzistencën e një historie të studimit të saj. Dennis Gabor, një shkencëtar anglez, e përcaktoi për herë të parë holografinë në vitin 1948. Ky zbulim ishte shumë i rëndësishëm, por rëndësia e tij e madhe në atë kohë nuk ishte ende e dukshme. Studiuesit që punonin në vitet 1950 vuanin nga mungesa e një burimi koherent drite, një veti shumë e rëndësishme për zhvillimin e holografisë. Lazeri i parëështë bërë në vitin 1960. Me këtë pajisje është e mundur për të marrë dritë me koherencë të mjaftueshme. Juris Upatnieks dhe Immet Leith, shkencëtarë amerikanë, e përdorën atë për të krijuar hologramet e parë. Me ndihmën e tyre u morën imazhe tredimensionale të objekteve.
Në vitet në vijim, kërkimet vazhduan. Qindra punime shkencore që eksplorojnë konceptin e holografisë janë botuar që atëherë dhe shumë libra janë botuar mbi metodën. Megjithatë, këto vepra u drejtohen specialistëve, jo lexuesit të përgjithshëm. Në këtë artikull do të përpiqemi të tregojmë për gjithçka në një gjuhë të arritshme.
Çfarë është holografia
Mund të propozohet përkufizimi i mëposhtëm: holografia është një fotografi tredimensionale e marrë duke përdorur një lazer. Megjithatë, ky përkufizim nuk është plotësisht i kënaqshëm, pasi ka shumë lloje të tjera të fotografisë tredimensionale. Sidoqoftë, ajo pasqyron më të rëndësishmen: holografia është një metodë teknike që ju lejon të "regjistroni" pamjen e një objekti; me ndihmën e tij, merret një imazh tredimensional që duket si një objekt i vërtetë; përdorimi i lazerit luajti një rol vendimtar në zhvillimin e tij.
Holografia dhe aplikimet e saj
Studimi i holografisë na lejon të sqarojmë shumë çështje që lidhen me fotografinë konvencionale. Si një art pamor, imazhet tredimensionale mund të sfidojnë edhe këtë të fundit, pasi ju lejon të pasqyroni botën rreth jush më saktë dhe saktë.
Shkencëtarët nganjëherë veçojnë epokat në historinë e njerëzimit me mjetelidhjet që njiheshin në shekuj të caktuar. Mund të flasim, për shembull, për hieroglifet që ekzistonin në Egjiptin e lashtë, për shpikjen e shtypshkronjës në 1450. Në lidhje me progresin teknologjik që vërehet në kohën tonë, mjetet e reja të komunikimit, si televizioni dhe telefoni, kanë zënë pozitë dominuese. Megjithëse parimi holografik është ende në fillimet e tij kur bëhet fjalë për përdorimin e tij në media, ka arsye për të besuar se pajisjet e bazuara në të në të ardhmen do të jenë në gjendje të zëvendësojnë mjetet e komunikimit të njohura për ne, ose të paktën të zgjerojnë fushëveprimi.
Letërsia fantastiko-shkencore dhe shtypi i zakonshëm shpesh portretizojnë holografinë në dritën e gabuar dhe të shtrembëruar. Ata shpesh krijojnë një keqkuptim për këtë metodë. Imazhi vëllimor, i parë për herë të parë, magjeps. Megjithatë, jo më pak mbresëlënës është shpjegimi fizik i parimit të pajisjes së tij.
Model i ndërhyrjes
Aftësia për të parë objekte bazohet në faktin se valët e dritës, të përthyera prej tyre ose të reflektuara prej tyre, hyjnë në syrin tonë. Valët e dritës të reflektuara nga një objekt karakterizohen nga forma e frontit të valës që korrespondon me formën e këtij objekti. Modeli i brezave (ose vijave) të errëta dhe të lehta krijohet nga dy grupe valësh koherente të dritës që ndërhyjnë. Kështu formohet një holografi vëllimore. Në këtë rast, këto breza në çdo rast të veçantë përbëjnë një kombinim që varet vetëm nga forma e fronteve valore të valëve që ndërveprojnë me njëra-tjetrën. Të tillëfotografia quhet ndërhyrje. Mund të fiksohet, për shembull, në një pllakë fotografike, nëse vendoset në një vend ku vërehen ndërhyrje në valë.
Shumëllojshmëri hologramesh
Metoda që ju lejon të regjistroni (regjistroni) pjesën e përparme të valës së reflektuar nga objekti, dhe më pas ta rivendosni atë në mënyrë që vëzhguesit t'i duket se ai sheh një objekt të vërtetë dhe është holografi. Ky është një efekt për faktin se imazhi që rezulton është tre-dimensional në të njëjtën mënyrë si objekti real.
Ka shumë lloje të ndryshme hologramesh për të cilat është e lehtë të ngatërrohesh. Për të përcaktuar në mënyrë të qartë një specie të veçantë, duhet të përdoren katër ose edhe pesë mbiemra. Nga gjithë grupi i tyre, ne do të shqyrtojmë vetëm klasat kryesore që përdoren nga holografia moderne. Sidoqoftë, së pari duhet të flisni pak për një fenomen të tillë valor si difraksioni. Është ajo që na lejon të ndërtojmë (ose më mirë të rindërtojmë) frontin e valës.
Difraksion
Nëse ndonjë objekt është në rrugën e dritës, ai hedh një hije. Drita përkulet rreth këtij objekti, duke hyrë pjesërisht në zonën e hijes. Ky efekt quhet difraksion. Shpjegohet nga natyra valore e dritës, por është mjaft e vështirë të shpjegohet në mënyrë strikte.
Vetëm në një kënd shumë të vogël drita depërton në zonën e hijes, kështu që vështirë se e vërejmë atë. Megjithatë, nëse ka shumë pengesa të vogla në rrugën e saj, distanca ndërmjet të cilave është vetëm disa gjatësi vale drite, ky efekt bëhet mjaft i dukshëm.
Nëse rënia e frontit të valës bie mbi një pengesë të madhe të vetme, pjesa përkatëse e saj "bie", gjë që praktikisht nuk ndikon në zonën e mbetur të këtij fronti të valës. Nëse ka shumë pengesa të vogla në rrugën e saj, ajo ndryshon si rezultat i difraksionit në mënyrë që drita që përhapet pas pengesës do të ketë një ballë valore cilësisht të ndryshme.
Transformimi është aq i fortë sa drita madje fillon të përhapet në drejtimin tjetër. Rezulton se difraksioni na lejon të transformojmë frontin e valës origjinale në një krejtësisht të ndryshëm. Kështu, difraksioni është mekanizmi me të cilin marrim një front të ri të valës. Pajisja që e formon atë në mënyrën e mësipërme quhet grilë difraksioni. Le të flasim për këtë më në detaje.
Rrjeta e difraksionit
Kjo është një pjatë e vogël me vija (vija) të holla paralele të aplikuara mbi të. Ato ndahen nga njëra-tjetra me një të qindtën apo edhe një të mijtën e milimetrit. Çfarë ndodh nëse një rreze lazer takohet me një grilë në rrugën e saj, e cila përbëhet nga disa vija të errëta dhe të ndritshme të paqarta? Një pjesë e saj do të kalojë drejt përmes grilës dhe një pjesë do të përkulet. Kështu formohen dy trarë të rinj, të cilët dalin nga grila në një kënd të caktuar ndaj traut origjinal dhe ndodhen në të dy anët e tij. Nëse një rreze lazer ka, për shembull, një ballë me valë të sheshtë, dy rreze të reja të formuara në anët e saj do të kenë gjithashtu fronte valësh të sheshta. Kështu, duke kaluar nëpërrrezja lazer me grilë difraksioni, formojmë dy fronte të reja valore (të sheshta). Me sa duket, një grilë difraksioni mund të konsiderohet si shembulli më i thjeshtë i një hologrami.
Regjistrim hologram
Hyrja në parimet bazë të holografisë duhet të fillojë me studimin e dy fronteve të valëve të rrafshët. Duke ndërvepruar, ato formojnë një model ndërhyrje, i cili regjistrohet në një pllakë fotografike të vendosur në të njëjtin vend me ekranin. Kjo fazë e procesit (e para) në holografi quhet regjistrimi (ose regjistrimi) i hologramit.
Restaurimi i imazhit
Do të supozojmë se njëra nga valët e rrafshët është A dhe e dyta është B. Vala A quhet valë referuese dhe B quhet valë objekti, domethënë e reflektuar nga objekti imazhi i të cilit është i fiksuar.. Mund të mos ndryshojë në asnjë mënyrë nga vala e referencës. Megjithatë, kur krijohet një hologram i një objekti real tre-dimensional, formohet një front vale shumë më kompleks i dritës së reflektuar nga objekti.
Modeli i ndërhyrjes i paraqitur në filmin fotografik (d.m.th., imazhi i një grilë difraksioni) është një hologram. Mund të vendoset në shtegun e rrezes parësore të referencës (një rreze drite lazer me një ballë të valës së sheshtë). Në këtë rast, 2 fronte të reja valësh formohen në të dy anët. E para prej tyre është një kopje e saktë e frontit të valës së objektit, e cila përhapet në të njëjtin drejtim si vala B. Faza e mësipërme quhet rindërtimi i imazhit.
Proces holografik
Modeli i ndërhyrjes i krijuar nga dyvalët koherente të planit, pas regjistrimit të saj në një pllakë fotografike, është një pajisje që lejon, në rastin e ndriçimit të njërës prej këtyre valëve, të rivendosë një valë tjetër plani. Procesi holografik, pra, ka këto faza: regjistrimin dhe "ruajtjen" e mëvonshme të pjesës së përparme të objektit valor në formën e një hologrami (modeli i ndërhyrjes) dhe restaurimi i tij pas çdo kohe kur vala e referencës kalon nëpër hologram.
Fronti i valës objektive mund të jetë në të vërtetë çdo gjë. Për shembull, mund të reflektohet nga ndonjë objekt real, nëse në të njëjtën kohë është koherent me valën e referencës. I formuar nga çdo dy fronte valore me koherencë, modeli i ndërhyrjes është një pajisje që lejon, për shkak të difraksionit, të transformojë një nga këto fronte në një tjetër. Pikërisht këtu fshihet çelësi i një fenomeni të tillë si holografia. Dennis Gabor ishte i pari që zbuloi këtë pronë.
Vëzhgim i imazhit të formuar nga hologrami
Në kohën tonë, një pajisje speciale, një projektor holografik, ka filluar të përdoret për të lexuar holograme. Kjo ju lejon të konvertoni një imazh nga 2D në 3D. Megjithatë, për të parë holograme të thjeshta, një projektor holografik nuk kërkohet fare. Le të flasim shkurtimisht se si të shikoni imazhe të tilla.
Për të vëzhguar imazhin e formuar nga hologrami më i thjeshtë, duhet ta vendosni në një distancë prej rreth 1 metër nga syri. Ju duhet të shikoni përmes grilës së difraksionit në drejtimin në të cilin valët e rrafshët (rindërtuara) dalin prej saj. Duke qenë se janë valët e rrafshët që hyjnë në syrin e vëzhguesit, imazhi holografik është gjithashtu i sheshtë. Na duket si një "mur i verbër", i cili ndriçohet në mënyrë të barabartë nga drita që ka të njëjtën ngjyrë si rrezatimi lazer përkatës. Meqenëse ky "mur" nuk ka veçori specifike, është e pamundur të përcaktohet se sa larg është. Të duket sikur shikon një mur të zgjatur që ndodhet në pafundësi, por në të njëjtën kohë sheh vetëm një pjesë të tij, të cilën mund ta shohësh përmes një “dritareje” të vogël, pra një hologram. Prandaj, një hologram është një sipërfaqe e njëtrajtshme shkëlqyese në të cilën ne nuk vërejmë asgjë që meriton vëmendje.
Rrjeta e difraksionit (hologrami) na lejon të vëzhgojmë disa efekte të thjeshta. Ato gjithashtu mund të demonstrohen duke përdorur lloje të tjera hologramesh. Duke kaluar nëpër grilën e difraksionit, rrezja e dritës ndahet, formohen dy rreze të reja. Rrezet lazer mund të përdoren për të ndriçuar çdo grilë difraksioni. Në këtë rast, rrezatimi duhet të ndryshojë në ngjyrë nga ai i përdorur gjatë regjistrimit të tij. Këndi i përkuljes së një rreze ngjyrash varet nga ngjyra që ka. Nëse është e kuqe (gjatësia valore më e gjatë), atëherë një rreze e tillë është e përkulur në një kënd më të madh se rrezja blu, e cila ka gjatësinë më të shkurtër të valës.
Nëpërmjet grilave të difraksionit, mund të kaloni një përzierje të të gjitha ngjyrave, domethënë të bardhën. Në këtë rast, çdo përbërës ngjyrash i këtij hologrami është i përkulur në këndin e vet. Prodhimi është një spektëre ngjashme me atë të krijuar nga një prizëm.
Vendosja e goditjes së grilave të difraksionit
Lulmet e grilës së difraksionit duhet të bëhen shumë afër njëra-tjetrës në mënyrë që përkulja e rrezeve të jetë e dukshme. Për shembull, për të përkulur rrezen e kuqe me 20 °, është e nevojshme që distanca midis goditjeve të mos kalojë 0.002 mm. Nëse vendosen më afër, rrezja e dritës fillon të përkulet edhe më shumë. Për të “regjistruar” këtë grilë nevojitet një pllakë fotografike, e cila mund të regjistrojë detaje kaq të imta. Përveç kësaj, është e nevojshme që pllaka të mbetet plotësisht e palëvizshme gjatë ekspozimit, si dhe gjatë regjistrimit.
Fotografia mund të mjegullohet ndjeshëm edhe me lëvizjen më të vogël, dhe aq sa do të jetë krejtësisht e padallueshme. Në këtë rast, nuk do të shohim një model ndërhyrjeje, por thjesht një pllakë xhami, uniformisht të zezë ose gri në të gjithë sipërfaqen e saj. Sigurisht, në këtë rast, efektet e difraksionit të krijuara nga grila e difraksionit nuk do të riprodhohen.
Transmetim dhe hologram reflektues
Rrjeta e difraksionit që kemi shqyrtuar quhet transmetuese, pasi ajo vepron në dritën që kalon nëpër të. Nëse linjat e grilave nuk i aplikojmë në një pllakë transparente, por në sipërfaqen e një pasqyre, do të marrim një grilë difraksioni reflektues. Ai reflekton ngjyra të ndryshme të dritës nga kënde të ndryshme. Prandaj, ekzistojnë dy klasa të mëdha të hologrameve - reflektuese dhe transmetuese. Të parët vërehen në dritën e reflektuar, ndërsa të dytët në dritën e transmetuar.
