Holografia a jej technické aplikácie

Vlastnosti hologramov

Hologram nemá nijaké znaky, ktoré by pripomínali zobrazovaný predmet. Je to systém svetlých a tmavých miest (vzniknutých interferenciou dvoch zväzkov lúčov), ktorý ani pod mikroskopom neposkytuje nijakú informáciu o zobrazovanom predmete. Ak je hologram osvetlený obyčajným svetlom, voľným okom nie je možné určiť predmet, ktorý je na holograme zaznamenaný (výnimku tvorí napr. dúhový hologram). Napriek tomu je v holograme zašifrovaný priestorový (dokonca farebný) obraz predmetu (Miler, 1974).

Ako už bolo vyššie spomenuté, vytvorenie viditeľného obrazu pomocou hologramu sa nazýva rekonštrukcia obrazu. Aby bolo možné vidieť v priestore obraz predmetu, hologram treba presvietiť porovnávacím (referenčným) zväzkom svetla. Vtedy pod určitým uhlom k dopadajúcemu zväzku vzniká obraz. Pozorovateľ vidí pôvodný trojrozmerný predmet v priestore. Na takýto predmet možno hľadieť z rôznych smerov ako cez okno, ktoré je ohraničené rozmermi hologramu. Viditeľnosť objektu cez hologram je spôsobená difrakciou osvetľujúceho referenčného zväzku na mriežkovej štruktúre hologramu. Takéto pozorovanie je sprevádzané paralaxou – ak sa zmení bod pozorovania, pozorovaný objekt zmení svoju polohu. Ak v čase expozície nejaké blízke predmety zakrývali predmety vzdialenejšie, zmenou polohy svojich očí môže pozorovateľ nerušene vidieť vzdialenejšie predmety.

Pri holografii sa teda jedná o záznam priestorovej štruktúry svetelnej vlny, ktorá je rozptýlená predmetom. Tento záznam sa získava pomocou interferenčného obrazu, ktorý zachováva súčasne amplitúdové pomery rozptýleného svetla, t.j. relatívne intenzity, od ktorých závisí miera sčernenia tmavých oblastí interferenčného obrazu, ako aj jeho fázové pomery, ktoré určujú vzájomné rozloženie tmavých a svetlých oblastí.

Pri fotografii sa zaznamenáva len intenzita rozptýleného svetla, t.j. jeho amplitúdové charakteristiky. Informácie o fázovom rozdiele lúčov, t.j. informácie o vzdialenostiach rôznych bodov objektu, ktoré charakterizujú jeho „trojrozmernosť“, sa strácajú.

Obrazy, získané holografiou, majú aj ďalšie zaujímavé vlastnosti:

Ak je hologram rozrezaný na niekoľko častí, z každej sa po presvietení získa ten istý obraz ako je na celom holograme, ak sa neberie do úvahy, že sa so zmenšovaním rozme­rov hologramu zmenšuje ostrosť zobrazenia a zhoršuje sa priestorový vnem. Táto vlastnosť hologramu súvisí s tým, že pri expozícii je výsledný optický stav v každom bode holografickej dosky určený pôsobením svetla, ktoré bolo rozptýlené všetkými bodmi povrchu predmetu a naopak, svetlo rozptýlené každým bodom predmetu, osvetľuje celú plochu holografickej dosky (Obr. 4 a). Preto je na ľubovolne malej časti hologramu zašifrovaný celý obraz predmetu (Obr. 4).

Ďalšia zvláštnosť hologramu je v tom, že pri rekonštrukcii vznikajú len pozitívne obrazy. Táto zaujímavá vlastnosť súvisí s tým, že obraz je na holograme zašifro­vaný pomocou variácií kontrastu interferenčných prúžkov a vzdialeností medzi nimi, ktoré sa so zmenou negatívu na pozitív (alebo naopak) nezmenia.

Na tú istú holografickú dosku možno zaznamenávať viac obrazov a každý z nich sa dá rekonštruovať bez akýchkoľvek porúch ostatných záznamov.

Ak sú holografické obrazy zaznamenávané každý z iného uhla, potom ich možno získať pri rekonštrukcii selektívne jeden po druhom a oddelene od seba z tej istej emulzie filmu tak, že sú presne napodobnené pôvodné podmienky (uhol laserového lúča) použité pri expozícii (Obr. 5). Jednotlivé holografické obrazy možno vnímať ako navzájom oddelené individuálne formy, avšak takýto záznam možno považovať za úplne nediferencované pole svetla, ktoré následkom špecifickej interferenčnej štruktúry vytvára dojem oddelenosti objektu.

Rekonštrukcia hologramu z Polohy 0 a z Polohy 5