Hologrfia
2004.12.04. 14:54
Gbor Dnesrl s a hologrfirl
1947-ben "vletlenl" fedezte fel s rta le a hologram, azaz a "teljes zenet" elmleti lehetsgt, mikzben az elektronmikroszkp felbontsnak nvelsn dolgozott. Az els hologram elkszltre 1964-ig kellett vrni, mert a lzer megjelensig nem llt rendelkezsre koherens fnyforrs az eljrshoz. Gbor akinek nevhez tbb ms jelents tallmny is fzdik 1971-ben fizikai Nobel-djat kapott a hologrfia felfedezsrt, amely azta az let szmos terletn hasznlatos, a nyomdaipartl a vadszreplgpekig.
Mint minden igazn nagy tuds, a budapesti szlets Gbor Dnes (1900 - 1979) is szerencss "vletleneknek" tulajdontotta legjelentsebb felfedezseit. Dikveit Berlinben tlttte (tbbek kztt Einstein s Planck tantvnyaknt) doktori rtekezst a katdsugrcsrl rta. Els munkahelyn, a Siemensnl a kadmiummal val sikertelen ksrletezs mellktermkeknt kifejlesztette a higanygzlmpt, amely ma is a legelterjedtebb kzterleti vilgtsi technolgia. Hitler hatalomra jutsa utn visszatrt Magyarorszgra, ahonnan rvid id elteltvel Angliba emigrlt.
Tiszta technolgik, sszer fogyaszts
Tbb vtizedes zavartalan kutatmunka sorn tovbbfejlesztette az elemi rszecskk megfigyelsre szolgl Wilson-kdkamrt, ptett holografikus mikroszkpot s analg szmtgpet, de az nevhez fzdik a lapos sznes kpcs s a plazmalmpa konstrukcija is. Nyugalomba vonulsa utn alapt tagja lett a neves kutatkat tmrt Rmai Klubnak, amely a tudsok felelssgt hirdeti, s mr a hatvanas vekben figyelmeztetett: "Csak tiszta technolgikkal s sszer fogyasztssal rizhet meg a civilizci". Gbor Dnes a Nobel-dj mellett a Brit Birodalom Rendjnek parancsnoki fokozatt is elnyerte, s lete vgn gy fogalmazott: "Ama nhny szerencss fizikus egyike vagyok, aki megrte, hogy elgondolsa a fizika komoly fejezetv ntte ki magt."
A hologrfia elmlete 1947-tl 1960-ig csak papron ltezett, a koherens (azonos hullmhossz s amplitdj, szinkronban rezg fnyhullmokbl ll) lzer megjelense utn ngy vvel azonban kt amerikai kutat, Emmett Leith s Juris Upatnieks a michigani egyetemen ksrletezni kezdtek vele, mghozz sikeresen: az els hromdimenzis hologram egy jtkvonatrl s egy jtkmadrrl kszlt, de ekkor mg lzerfnyre volt szksg a kp megtekintshez is. A hologram a szovjet kutatk rdekldst is felkeltette: a leningrdi optikai intzet kutatja, Jurij Gyenyiszjuk az 1908-ban fizikai Nobel-djjal kitntetett Gabriel Lippmann sznes fnykpezsi eljrsval kombinlta a hologrfit: az eredmny olyan hologram lett, amely mr egyszer villanyfnnyel megvilgtva is lthat.
A hologrfusok vakuja
A hologrfia hskorban hossz, sok msodperces expozcis idre volt szksg a lekpezshez, s a legcseklyebb bemozduls is tnkretette a kpet, ezrt tbb tonns, vibrcimentes asztalokat hasznltak az eljrshoz. 1960-ban egy amerikai replgpgyr, a Hughes Aircraft kutati kifejlesztettk a pulzl rubinlzert, amely nhny nanoszekundum alatt egy nagyon ers fnynyalbot bocst ki nhny v mlva ez lett a hologrfusok "vakuja", amely lehetv teszi hogy nagy sebessg trgyakrl vagy llnyekrl is kszljn hologram. Munkba kezdtek, s hressgek egsz sort rktettk meg hrom dimenziban a portr-hologrfusok: az egyik leghresebb hologram ppen Gbor Dnesrl kszlt, amint az rasztalnl l a Nobel-dj tvtele utn.
A lzersugarat optikailag kettvlasztva a referenciasugarat s a felvtel trgyra irnyul sugarat kapjuk. A referenciasugr a holografikus filmet vilgtja meg, mikzben a msik sugr a felvtel trgyrl visszaverdve olyan interferenciamintt hoz ltre a holografikus filmen, amely rgzl a fnyrzkeny emulzin. Mivel ez az interferenciaminta minden informcit tartalmaz a trgy helyrl, helyzetrl, nagysgrl, formjrl s textrjrl, elhvsa utn a filmet a referenciasugrral azonos szgbl megvilgtva lthatv vlik az eredeti trgy hromdimenzis kpe.
Az els futszalagon gyrtott hologramot az 1967-es World Book Encyclopedia Science Yearbook termszettudomnyos enciklopdia tartalmazta, amelyben egy sakktbla 4x3 hvelykes (10,16 x 7,62 cm-es) hologramja illusztrlta a frissen bekerlt "hologram" cmszt. 1968-ban a Polaroid Research Laboratories kutati holografikus televzi kifejlesztsbe fogtak, s br erfesztseiket nem koronzta siker, felfedeztek egy j mdszert, a fehr fnnyel htulrl megvilgtott "transzmisszis" hologramot, amely a szivrvny sszes sznben jtsz trhats kpet generl. Hatsra szmos mvsz ksrletezni kezdett az j technolgival, s egyszerbb vlt a hologram sokszorostsa is: manapsg mr tetszleges szm msolat kszthet egy eredetirl nhny centes kltsggel, ami a nehezen hamisthat hologramok elterjedshez vezetett a nyomda- s reklmiparban. 1972-ben Lloyd Cross ellltotta az els holografikus mozgkpet: egy forg trgyrl pulzl lzerrel kszlt felvtelsorozat holografikus sztereogramot eredmnyez, amely nem sszetvesztend a "trhats" mozikban vettett sztereografikus mozgkppel, amely nem hologram, "csupn" attl trhats, hogy a jeleneteket kt, egymstl szemtvolsgban elhelyezett kamera veszi, a vettben pedig egy specilis szemveg a msodperc trt rsze alatt felvltva takarja le az egyik, illetve a msik szemet. 1976-ban New York-ban megnylt a Hologrfiai Mzeum, amelyben kln termet (Hol-o-fame) szenteltek a hres New York-iak hologram-portrinak.
A hologram npszerstsben len jr, 11 millis pldnyszm National Geographic magazin 1984 mrciusi s 1985 novemberi szmnak cmlapjn is szerepel egy-egy hologram, majd az 1988 decemberi kiads teljes els s hts bortjt hologram fedi: a cmlapon a Fld hromdimenzis kpe lthat, a lapot forgatva a bolyg felrobban. A fots hrom hnapig dolgozott egy zld pulzl lzerrel megvilgtott, majd pisztolygolyval sztltt kristlygmb holografikus felvteln, amelyet egy Santa Clara-i laboratrium szmtgp vezrls berendezse ksztett. Az elmlt tz v sorn a hologram tmegtermkk vlt, s az let szmos terletn hasznlatos. A Mai Man Galria Gbor Dnes emlkre rendezett hologram-killtsnak megnyitjn dr. Hans I. Bjelkhagen neves brit hologrfus a mdszer fejlettsgt mgis a hangrgzts hskorhoz, Edison viaszhengerhez hasonltotta. Prognzisa szerint a kvetkez tz-tizent v sorn ttrs vrhat a hologrfia terletn: ha a szmtgpek adattrolsi kapacitsa s a tvkzlsi hlzatok svszlessge elri azt a kszbt, amely mr elegend a hologram ellltshoz szksges risi mennyisg adat rgztsre s tovbbtsra, a mdszer a trhats televzi s a hromdimenzis INTERNET, a "mtrix" kifejldshez vezethet.
A lzerek alkalmazsnak egyik legizgalmasabb, legltvnyosabb terlete a hologrfia. A pnzek hologram cskjaitl s ms holografikus vdjegyektl a mvszi hologram killtsokon t a tudomnyos alkalmazsokig sok helyen tallkozhatunk vele. Az emberek tbbsgnek nagy lmnyt jelent, hogy a fny valami megfoghatatlan test trbeli kpt rajzolja a szemk el.
Mi a klnbsg a hologram s a fnykp kztt?
A hologrfia olyan kprgzt eljrs, amellyel a trgyrl tkletes trhats, vagyis hromdimenzis kp hozhat ltre. A hagyomnyos fnykpezs sorn a trgy kpt lencserendszerrel kpezzk le a film skjra, s gy a filmen a trgyrl kiindul fny intenzitsnak megfelelen az egyes pontokban feketeds jn ltre. Ennek az eljrsnak a sorn azonban - mivel a feketeds mrtke csak a fny erssgtl (vagyis amplitdjtl) fgg, s fggetlen a fnyhullm msik jellemzjtl, a fzistl -, minden informci, amit a fzis hordoz (s ami a hullm rezgsllapotra jellemz), elvsz. A trgynak minden egyes pontja ugyanabba a skba kpzdik le, a kp ktdimenzis lesz. A hologrfia lnyege ppen ennek a hinyossgnak a kikszblse: a hologramon - voltakppen egy sk lemezen - az intenzits mellett a hullm fzist is sikerl rgzteni, gy lehetsgess vlik a teljes informci felvtele s trolsa. (Innen ered a hologrfia elnevezs is: grgl a "holosz" teljest, a "grapho" pedig rst jelent.)
Az eljrs tlett Gbor Dnes magyar szrmazs tuds vetette fel s dolgozta ki 1947-ben. Br az elmlet j volt, az els hologram elksztsre csak 1961-ben kerlhetett sor, mert addig - a lzer megjelensig - nem llt rendelkezsre olyan fnyforrs, amely az interferencia ellltshoz szksges koherencit biztostani tudta volna. Gbor Dnes munkjt 1971-ben Nobel-djjal ismertk el.
Ha megvilgtunk egy trgyat, akkor a Huygens-elv szerint annak minden egyes pontja msodlagos hullmforrss vlik, elemi gmbhullmok indulnak ki belle. A trgytl elg kis tvolsgban ugyanabban az idpillanatban az egyes elemi hullmok hullmfrontjai az ket ltrehoz msodlagos forrsoktl azonos tvolsgra helyezkednek el, vagyis az sszes elemi hullmot beburkol ered hullmfront a trgy alakjrl hordoz informcit, ahhoz hasonl.
Ha a trgy felletn kisebb egyenetlensgek vannak, akkor a trgytl nagyobb tvolsgban - egyszer geometriai okok miatt - a hullmfront valamelyest kisimul s kisebb szeletei mr skhullmnak tekinthetk. Ez a vltozs azonban csak a burkol hullmfront alakjt rinti, nem jelent informcivesztesget, a hullmfront tovbbra is arra s csakis arra a trgyra lesz jellemz, amelyrl a fny kiindult. Ez a hullm tulajdonkppen a forrstl fggetlenl halad tovbb. Ha valamilyen ok miatt mr nincs "mgtte" a trgy, de a hullm a szemnkbe jut, ott a kp akkor is ltrejn, ltjuk a trgyat. (Persze a fnysebessg nagysga miatt csak igen szoros idtartamon bell.) A hologrfia lnyege ppen ebben rejlik. Ha egy eljrssal sikerl a trgyrl kiindul hullmot egy adott helyen rgzteni, s ksbb "jraleszteni", a hullm ugyangy halad tovbb, mint azeltt, s ugyanolyan rzetet is kelt.
|