هولوگرام چیست

هولوگرام چیست و چه کاربردهایی دارد؟ هولوگرام چیست و چه کاربردهایی دارد؟
این واژه از دو بخش Holo به معنای همه یا تمام یک شی و Gram به مفهوم نگاشتن یا نمایاندن بصری یک شی تشکیل شده که می‌توان معادل پارسی بعد نگار یا تمام نگاررا برای آن در نظر گرفت.
مردم عموماً هولوگرام را بعنوان یک برچسب نقره‌ای با ظاهری رنگین کمانی می‌شناسند که در مقابل تابش نور تغییرات نوری رنگارنگی در آن ایجاد می‌شود.

اما اگر بخواهیم دقیق تر بدانیم، بطور خلاصه هولوگرام عبارت است از یک ساختار تقریباً مسطح تشکیل شده از اجزاء حدود یک مایکرون یا کوچکتر، که بر اثر نور دهی مناسب طی فرایندی پیچیده و بسیار دقیق اپتیکی بصورت یک عکس سه بعدی ایجاد می‌شود و در واقع نور منعکس شده از آن همان انعکاس از یک شی واقعی است.
امروزه پیشرفت تکنولوژی باعث شده سیستمهای کامپیوتری مدرن با استفاده از نرم‌افزار و سخت‌افزار و ابزار میکرولیتوگرافیک هولوگرامهایی با دقت، ظرافت و پیچیدگی بسیار بالا ایجاد کنند که همین امر کپی‌برداری از آن را غیرممکن ساخته است.
علم هولوگرافی :
بیشک دنیس گابور (Denis Gabor) انگلیسی را می‌بایست بعنوان پدیدآورنده علم هولوگرامی دانست؛ چرا که او در سال ۱۹۴۷ میلادی در حالی که در زمینه افزایش دقت میکروسکوپهای الکترونی فعالیت می‌کرد موفق به انجام این کشف مهم شد و در سال ۱۹۷۱ مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد. یافته‌های وی بناچار تا اوایل سال ۱۹۶۰ 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 بهره‌گیری از نور لیزر درساخت هولوگرام به شکل امروزی کشف کردند.
آنچه که بعنوان هولوگرام می‌بینیم ثبت یک تصویر طی یک فرایند پیچیده اپتیکی است که معمولا” بوسیله نور لیزر از طریق دو فرآیند پراش نور و تداخل نور بوجود می‌آید.
این فرایند بدین صورت است که نور لیزر توسط ابزار ویژه‌ای به دو باریکه نور تقسیم می‌شود؛ یک باریکه به سمت صفحه ثبات منتقل می‌شود که به آن پرتو مرجع می‌گوئیم و باریکه دیگر که پرتو شی است پس از عبور از شی موردنظر جهت عکسبرداری به سمت صفحه ثبات هدایت می‌شود.
این دو پرتو در محل صفحه ثبات با هم تداخل می‌کنند. در این فرآیند هنگامی که قله‌های دو موج برهم منطبق می‌شوند شدت یا دامنه انرژی موج افزایش می‌یابد و زمانی که قله و دره موج دوم تطبیق می‌کند چگالی کاهش می‌یابد. تداخل سازنده وقتی رخ می‌دهد که هردو موج بطور هم فاز نسبت بهم به یک نقطه برسند و تداخل ویرانگر هنگامی اتفاق می‌افتد که امواج غیر هم‌فاز باشند. از آنجائی 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 می‌شود.
لیزر چیست ؟
لیزر (Laser) این نور شگفت‌انگیز برگرفته ازکلمات (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) بوده و معنای آن تقویت نور توسط گسیل القائی تابش است. این نور از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نورعادی ندارد بلکه این خواص فیزیکی نور لیزر است که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع متمایز می‌سازد بدین ترتیب که به جرات می‌توان گفت پیشرفت علوم بدون تکنولوژی لیزر امکانپذیر نیست.
چرا برای تولید هولوگرام باید از نور لیزر استفاده کرد؟
منابع نوری که در عکاسی متعارف از آنها استفاده می‌شود، نور خورشید و یا روشنائی حاصل از چراغهای برق است. فرکانس این نوع منابع نور، بسیار گسترده است . بدلیل ماهیت نامنظم نورسفید در این نوع نور نمی‌توان در ثبت اطلاعات مربوط به عمق منظره استفاده کرد. جهت ثبت اطلاعات مربوط به عمق منظره منبع نور مورد استفاده باید تکرنگ و از یک چشمه نور همدوس با امواج همفاز باشد. چنین منبع نوری را ابزار لیزری منتشر می‌کند. جزئیات صحنه‌ای که چنین نوری بر آن می‌تابد با دقت تمام روی فیلم عکاسی منتقل می‌شود. موجی که از بخشهای دورتر صحنه به فیلم می‌تابد نسبت به موج مربوط به بخشهای نزدیکتر صحنه تاخیر خواهد داشت و همین دقیقاً روی فیلم ثبت می‌شود.
بطور خلاصه می‌توان گفت: برای ایجاد هولوگرام به یک چشمه نور همدوس که در آن امواج همفاز هستند (نور لیزر) نیاز داریم.
همدوسی نور لیزر :
پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است: شدت زیاد، استقامت، تک‌فامی و همدوسی. برای همدوس بودن موج دو شرط بایستی برقرار باشد:
الف – موج حاصل باید با تقریب زیادی تک فرکانس باشد؛ یعنی پاشیدگی فرکانس با پهنای خطی کوچک باشد.
ب – جبهه موج باید شکل خاصی داشته باشد بگونه‌ای که نسبت به زمان تغییر نکند، جبهه موج سطحی است که از نقاط با فاز یکسان تشکیل شده است. یک منبع نور نقطه‌ای موجی تولید می‌کند که فاز آن در فواصل یکسانی از منبع ثابت است. همدوسی بر دو نوع است:
الف– مکانی
ب- زمانی
تداخل :
اثرهای فیزیکی دو یا چند قطار موج را تداخل می‌گویند. اگر دو تیغه قابل ارتعاش یکسان را که در فاصله‌ای از سطح آب یک تشت قرار دارند مرتعش کنیم و هردو بطور همزمان به سطح آب بخورند در اینصورت دو موج دایره‌ای با طول موج یکسان بدست می‌آید که از دو مرکز منتشر می‌شوند و در تشتک آب با هم ترکیب می‌شوند. ناحیه‌هایی در روی سطح آب بوجود می‌آید که در آن ارتعاشها قوی هستند و در نواحی دیگر ارتعاشها از بین می‌روند. چنین نواحی متناوبی را نقش تداخلی گفته و پدیده برهمنهی امواج را که منجر به چنین نقشی می‌شود تداخل گویند.
پراش نور چیست ؟
پراش پخش امواج نوری با عبور آنها از یک شکاف یا مانع است.
تفاوت عکسبرداری عادی با دوربین عکاسی وفرآیند هولوگرافی در چیست؟
دوربینهای عکاسی از یک زاویه (همان زاویه دید) که ناظر تصویر را مشاهده می‌کند تصویر را ثبت می‌کنند درحالیکه در هولوگرافی منظره بازسازی شده را از زوایای متعدد می‌توان دید و ناظر با حرکت دادن سرخود اثر ناشی از اختلاف منظر معین در اثر جابجائی را حس خواهد کرد. بطور کلی اطلاعات ثبت شده در هولوگرام شامل اطلاعات دامنه و فاز باریکه تابشی است درحالیکه در یک عکس متعارف فقط دامنه‌های نوری که به فیلم می‌رسند ثبت می‌شود.
چرا هولوگرام قابل کپی کردن نیست؟
از آنجائی که برای ایجاد هولوگرام عوامل متعدد با پیچیدگیهای منحصر بفردی شامل طراحی امنیتی با بکارگیری نرم‌افزارهای ویژه و بسیار گرانقیمت با استفاده از نیروهای متخصص، شرایط ویژه محیطی در آزمایشگاههای مجهز و همچنین تجهیزات بسیار گرانقیمت است؛ لذا کپی‌برداری از آن تقریباً غیرممکن است بدین معنا که اگر تحت شرایطی یک هولوگرام ساخته شود تقریباً ساخت مجدد آن با بکارگیری تمامی تجهیزات و امکانات مشابه میسر نیست و دارای تفاوتهایی خواهد بود؛ چرا که ایجاد شرایطی کاملا مشابه و تکرار مجدد آن از لحاظ عملی امکانپذیر نیست.

منبع: چاپ و نشر