Что такое голограмма?

Что такое голограмма?

Голограммы немного похожи на вечные фотографии. Это своего рода «фотографические призраки»: они выглядят как трехмерные фотографии, которые каким-то образом попали в ловушку внутри стекла, пластика или металла. Когда вы наклоняете голограмму кредитной карты, то видите изображение чего-то вроде птицы, движущейся «внутри» карты. Как она туда попадает и что заставляет голограмму двигаться? Чем она отличается от обычной фотографии?

Предположим, вы хотите сфотографировать яблоко. Вы держите камеру перед собой, и когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок, объектив камеры ненадолго открывается и пропускает свет, чтобы попасть на пленку (в старомодной камере) или на светочувствительный чип датчика изображения (чип в цифровой камере). Весь свет, исходящий от яблока, исходит из одного направления и попадает в один объектив, поэтому камера может записывать только двумерную картину света, темноты и цвета.

Если вы смотрите на яблоко, происходит что-то другое. Свет отражается от поверхности яблока в оба ваших глаза, и мозг сливает их в одно стереоскопическое (трехмерное) изображение. Если вы слегка повернете голову, лучи света, отраженные от яблока, будут двигаться по несколько иным траекториям, чтобы встретиться с вашими глазами, и части яблока теперь могут выглядеть светлее, темнее или и вовсе быть другого цвета. Ваш мозг мгновенно все пересчитывает и вы видите несколько иную картину. Вот почему глаза видят трехмерное изображение.

Голограмма – это нечто среднее между тем, что происходит, когда вы фотографируете, и тем, что происходит, когда вы смотрите на что-то реально. Как и фотография, голограмма – это постоянная запись отраженного от объекта света. Но голограмма также выглядит реальной и трехмерной и движется, когда вы смотрите вокруг нее, точно так же, как реальный объект. Это происходит из-за уникального способа, которым создаются голограммы.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира высоких технологий и популярной науки, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram.

Кто изобрел голографию?

В 1947 году венгерско-британский физик Деннис Габор разработал теорию голограммы, работая над повышением разрешения электронного микроскопа. Он придумал термин голограмма, который был взят из двух греческих слов «holos» (что означает «целое») и «gramma» (что означает «сообщение»).

Однако оптическая голография действительно не продвинулась до появления лазера в 1960 году. Лазер излучает очень мощный всплеск света, который длится всего несколько наносекунд. Это позволило получить голограммы высокоскоростных событий, таких как пуля в полете.

В следующем десятилетии многие ученые придумали различные методики создания 3D голограмм с помощью лазера. Первая голограмма человека была создана в 1967 году, что проложило путь для различных применений голографии.

История изучения голографии

Объемное изображение, получаемое в результате преломления лучей, начало изучаться относительно недавно. Однако мы уже можем говорить о существовании истории его изучения. Деннис Габор, английский ученый, в 1948 году впервые определил, что такое голография. Это открытие было очень важным, но его большое значение в то время не было еще очевидным. Работавшие в 1950-е годы исследователи страдали от отсутствия источника света, обладающего когерентностью, – очень важным свойством для развития голографии. Первый лазер был изготовлен в 1960 году. С помощью этого прибора можно получить свет, имеющий достаточную когерентность. Юрис Упатниекс и Иммет Лейт, американские ученые, использовали его для создания первых голограмм. С их помощью получались трехмерные изображения предметов.

В последующие годы исследования продолжались. Сотни научных статей, в которых изучалось понятие о голографии, с тех пор были опубликованы, а также издано множество книг, посвященных этому методу. Однако эти труды адресованы специалистам, а не широкому читателю. В данной статье мы постараемся рассказать обо всем доступным языком.

Появление первых голограмм

Впервые некоторые «зачатки» голографии появились еще в 47 году прошлого века. За разработку голограмм английский ученый венгерского происхождения Денис Габор получил Нобелевскую премию. Правда с серьезной задержкой – аж в 1971 году. Отчасти это изобретение можно назвать спонтанным, так как основная задача, которую перед собой поставил Габор, — усовершенствование электронного микроскопа, чтобы тот смог регистрировать данные об амплитудах, а также фазах электронных волн. Это стало возможным благодаря наложению электронных волн на предметную волну попутной когерентной опорной волны.

Габор разработал одно-осевую схему, по которой объект фактически расположен в поле опорных волн. Часть светового потока, что рассеивается на прозрачном объекте, создает в свою очередь предметную волну, а прямо прошедший свет выступает в качестве опорной волны. Во время попадания света на поверхность голограммы, формируется мнимое и действительное изображение объекта. Но данная схема имеет и определенный недостаток – распространение лучей света, прошедшие через голограмму, идут в одном направлении, что мешает правильному и точному восприятию.

Несмотря на то, что голография и голограммы уже были не первый год известны производителям, до 60-го года большого распространения они не получили. Именно в этом году создается первый лазер, после чего уже спустя 2 года была создана первая объемная пропускающая голограмма, что восстанавливалась в лазерном свете. Это уже была двулучевая схема, что открыла больше возможностей для создания оригинальных голограмм. Например, можно было выполнять запись на непрозрачных или трехмерных объектах. Единственным недостатком было то, что для восстановления необходимо было использовать именно лазер, что на то время было сложным.

После этого активную работу над исследованиями и улучшениями голографии начинает советский физик Денисюк, которому удалось осуществить запись голограммы в трехмерной среде. Далее. В 69-м году ученый С. Бентон из Соединенных Штатов Америки впервые записал голограмму, которая была видимой при обычном свете. Голограмма переливалась всеми цветами, из-за чего получила название «радужной». Такой тип голографического изображения оказался достаточно недорогим в производстве и эффективным. А самое главное – удобным, так как больше не нужно было использовать какое-либо специфическое оборудование для того, чтобы увидеть изображение. Благодаря труду Бентона голограммы переходят в серийное производство и активно вливаются на производственный рынок того времени. Интерференционные картины просто «штамповались» на пластик. Начинается их активное применение для защиты важных документов и дорогих продуктов. Позже в условиях активного развития технологий голограммы становятся еще более массовыми в силу своей доступности.

Активное производство голограмм в Советском Союзе стартует в 70-х годах. Большую поддержку этому в свое время оказывала организация ЮНЕСКО. В том числе были выпущены голограммы музейных реликвий, что уже свыше сорока лет экспонируются на многих международных выставках.

Разница между голограммой и обычным фотографическим изображением

В то время как обычное фотографическое изображение фиксирует изменение интенсивности света, голография фиксирует как интенсивность, так и фазу света. Вот почему голограммы создают действительно трехмерные изображения, а не просто создают иллюзию глубины.

Голограмма представляет собой фотографическую запись светового поля, а не изображения, сформированного объективом. Она демонстрирует подсказки визуальной глубины, которые реалистично меняются в зависимости от относительного положения наблюдателя.

Голография также отличается от линзовидной и более ранних технологий автостереоскопического 3D отображения, таких как автостереоскопическое. Несмотря на то, что эти технологии дают схожие результаты, они опираются на традиционную линзовую визуализацию.

Свойства голограмм

Голографическое изображение отличается от фотографии не только своей объемностью, но и еще несколькими важными свойствами.

1. В любую точку плоской голограммы «по Габору» попадает свет, отраженный от всех точек предмета. Это означает, что любой, самый маленький ее участок содержит зрительную информацию обо всем предмете. Голограмму можно разбить на несколько кусков, и каждый будет полностью воспроизводить первоначальное изображение. Отпечаток голограммы, где черные полосы стали прозрачными и наоборот, дает то же изображение, что исходная голограмма. Ни фотография, ни голограмма «по Денисюку» таким свойством не обладает.

2. Голографическое изображение можно увеличить на стадии восстановления. Когда голограмму записывают параллельным световым пучком, а восстанавливают расходящимся, изображение увеличивается пропорционально углу расхождения (геометрический коэффициент увеличения kг). Если запись ведется излучением длиной волны l1, а восстановление – кратной ему l2 > l1, изображение станет больше в k = l2/l1 раз (волновой коэффициент увеличения kв). Полное увеличение равно произведению обоих коэффициентов; например, для рентгеновского микроскопа (l1 = 10–2 мкм, l2 = 0,5 мкм) с kг = 200 полное увеличение k = 106.

3. Если на одну пластинку записать несколько голограмм, используя разные, но не кратные, длины волн, все они могут быть считаны независимо при помощи лазеров с соответствующим излучением. Таким же образом можно записать и полноцветное изображение.

4. Голограмму можно рассчитать и нарисовать при помощи компьютера и даже вручную. Так, зонную пластинку Френеля нетрудно начертить, получив простейшую голограмму одной точки, но чем сложнее объект, тем более запутанной становится такая искусственная голограмма.

Принцип формирования голограммы

Голография — это особая технология фотографирования, с помощью которой получаются трехмерные (объемные) изображения объектов. Это стало возможным благодаря двум свойствам световых волн – дифракции (преломление, огибание) и интерференции (перераспределение интенсивности света при наложении нескольких волн).

В процессе визуализации голограммы в определенной точке пространства происходит сложение двух волн – опорной и объектной, образовавшихся в результате разделения лазерного луча. Опорную волну формирует непосредственно источник света, а объектная отражается от записываемого объекта. Здесь же размещается фотопластина, на которой «отпечатываются» темные полосы в зависимости от распределения электромагнитной энергии (интерференции) в данном месте.

Аналогичный процесс происходит и на обычной фотопленке. Однако для воспроизведения изображения с нее требуется распечатка на фотобумаге, тогда как с голограммой все происходит несколько иначе. В данном случае для воспроизведения «портрета» объекта достаточно «осветить» фотопластину волной, близкой к опорной, которая преобразует ее в близкую к объектной волну. В результате мы увидим почти что точное отражение самого объекта при отсутствии его в пространстве.

Можно ли сохранить луч света?

Сколько голограмм в вашем кошельке? Если у вас есть какие-то деньги, ответ, вероятно, будет: «довольно много.» Голограммы – это блестящие металлические узоры с призрачными изображениями внутри банкнот, которые помогают бороться с фальшивомонетчиками, так как их очень трудно воспроизвести. На кредитных картах тоже есть голограммы. Но для чего еще можно использовать голограммы?

Еще в 19 веке гениальные изобретатели помогли решить эту проблему, открыв способ захвата и хранения изображений на химически обработанной бумаге. Фотография, как известно, произвела революцию в том, как мы видим мир и взаимодействуют с ним – и она дала нам фантастические формы развлечений в 20-м веке в виде фильмов и телевидения. Но как бы реалистично или художественно ни выглядела фотография, о ее реальности не может быть и речи. Мы смотрим на фотографию и мгновенно видим, что изображение – это застывшая история: свет, который захватил объекты на фотографии, исчез давным-давно и никогда не может быть восстановлен.

Еще больше увлекательных статей на самые разные темы ищите на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там выходят статьи, которых нет на сайте.

Голограмма безопасности на банкноте помогает остановить фальшивомонетчиков – их труднее воспроизвести, чем другие устройства безопасности.

3D-голограмма и ее применение

Современная голограмма – это по сути трехмерная проекция объемного изображения конкретного предмета. 3D-голограмма уверенно осваивает самые различные сферы человеческой деятельности. Примеров тому множество. Один из них – голограммы в воздухе. Это голографические модели (масштаб 1:1) и 3D-пирамиды. На презентациях, конференциях, выставках и прочих мероприятиях различного уровня все чаще используются пространственные голограммы, которые создаются с помощью голографических проекторов. Простейший 3D-проектор можно сделать своими руками из обычного смартфона.

Как работают голографические проекторы

Современные модели проекторов способны создавать огромное число 3D-эффектов. Среди них голографические видеопроекции, создаваемые благодаря использованию прозрачных пленок обратной видеопроекции. Видеопоток, проходя через них, создает изображение, буквально «парящее» в воздухе.

В ряду новейших технологий передачи информации – видеоконференции и интерактивная голография, формирующая эффект висящей в воздухе прозрачной поверхности.

Возможности голографических проекторов по мере развития современных технологий постоянно расширяются, а качество изображений улучшается. Они становятся доступнее и компактнее. Сегодня на вечеринках и в ночных клубах можно встретить лазерные голографические мини-проекторы, создающие сложные лазерные «рисунки», которые сочетаются с дымовыми эффектами.

Физические принципы

Рассеянный объектом свет характеризуется волновыми параметрами: амплитудой и фазой, а также направлением в пространстве. В обычной фотографии регистрируется только амплитуда световых волн, и её распределение в пределах двумерного светоприёмника. Для этого используется объектив, строящий действительное изображение объекта записи. Полученное плоское изображение может создавать только иллюзию объёма за счёт перспективы, светотени и перекрытия объектами друг друга. Стереофотография позволяет с помощью двух и более объективов более достоверно имитировать объём за счёт свойств бинокулярного зрения, но даёт возможность наблюдать записанные объекты с ограниченного числа ракурсов, чаще всего с единственного.

Полноценное воспроизведение объёма и возможности «оглядывания» снятых объектов достигнуты в интегральной фотографии, изобретённой Габриэлем Липпманом в 1908 году. Эти возможности реализуются съёмкой через двумерный массив микроскопических линз, прижатый к светочувствительному слою. В результате, каждая из линз отображает снятые объекты с собственного ракурса, обеспечивая при воспроизведении автостереоскопичность и многоракурсность. В теории по своим возможностям интегральная фотография почти не уступает голографии, предвосхитив её на несколько десятилетий. Поэтому иногда эту технологию называют некогерентной голографией .

Микрофотография участка голограммы. Чёрные полосы отмечают места пучностей интерференционной картины

В голографии кроме амплитуды регистрируются также фаза и направление световых волн с помощью интерференции, преобразующей фазовые соотношения в соответствующие амплитудные. При этом объектив не требуется, а полученная голограмма, как и интегральный снимок, обладает многоракурсностью, позволяя менять точку наблюдения произвольно, даже «заглядывая» за объект. При записи голограммы складываются две волны: одна из них идёт непосредственно от источника (опорная волна), а другая отражается от объекта записи (объектная волна) [14] . В месте сложения этих волн размещают фотопластинку или иной регистрирующий материал. В результате сложения объектной и опорной волн возникает неподвижная интерференционная картина, которая регистрируется фотопластинкой в виде микроскопических полос потемнения.

Записанная интерференционная картина на проявленной фотопластинке может выполнять роль дифракционной решётки. Поэтому, если её осветить светом с длиной волны, совпадающей с опорной, эта решётка за счёт дифракции преобразует свет в волну, близкую к объектной. Таким образом, при воспроизведении голограммы образуется световое поле, в точности соответствующее записанному по амплитуде, фазе и направлению. В результате зритель видит в месте расположения объекта съёмки относительно фотопластинки его мнимое изображение. Вторая волна, образованная при освещении голограммы, образует действительное изображение. Обработанная обычным способом фотопластинка хранит амплитудную информацию о световом поле, записанную в виде чёрно-белой дифракционной решётки из проявленного металлического серебра. Другая технология предусматривает отбеливание проявленного серебра, в результате чего в соответствующих местах толщина желатины уменьшается пропорционально полученной экспозиции, образуя фазовую решётку. При дешифровке таких голограмм из-за разницы хода лучей в желатиновом слое, изменяется фаза когерентного восстанавливающего пучка, но не его интенсивность. Такая отбелённая голограмма называется «фазовой».

Независимо от разновидности голограмм, технология их записи сопряжена с очень строгими ограничениями. Регистрируемая интерференционная картина состоит из деталей, размер которых сопоставим с длиной волны используемого света. Она может быть зафиксирована лишь фотоэмульсиями с очень большой разрешающей способностью, достигающей нескольких тысяч линий на миллиметр. Фотоматериалы с такой эмульсией обладают крайне низкой светочувствительностью, требуя длинных выдержек. В то же время, чёткая запись мелких деталей интерференционной картины возможна только при соблюдении постоянства положения объекта и всех элементов регистрирующей установки, которые за время экспозиции не должны смещаться друг относительно друга более, чем на четверть длины волны. Поэтому для монтажа всех элементов записывающей установки используются многотонные гранитные, бетонные или стальные плиты, предотвращающие вибрации и тепловую нестабильность. Кроме того, пределы пространственной когерентности не позволяют регистрировать изображение протяжённых объектов и ограничивают глубину отображаемого пространства несколькими метрами.

В наши дни известны несколько десятков разновидностей голограмм, отличающихся схемой освещения, источником света и регистрирующей средой: Френеля, Фраунгофера, Фурье, фазовая, «киноформ», «радужная», внеосевая, цилиндрическая, термопластическая и другие. Однако, все они являются производными от двух наиболее известных схем записи на фотопластинку.

Схема записи Лейта-Упатниекса

Запись голограммы по методу Лейта-Упатниекса. На схеме: 5 — опорная волна и 6 — объектная волна

Лейт и Упатниекс отказались от осевой технологии записи голограмм, использованной Габором в 1948 году из-за ряда её недостатков. Они разработали так называемую «неосевую схему», направив опорную волну под углом и разделив свет на две части, попадающие на фотопластинку разными путями. Луч лазера 1 делится призмой 3 с полупрозрачной гранью на два потока: опорный и объектный. Полученные лучи с помощью рассеивающих линз 4 расширяются и направляются на объект и регистрирующую среду (например, фотопластинку). Отражённый от регистрируемого объекта свет 6 объектной волны падает на пластинку 7 с той же стороны, что и опорная волна 5. В результате на поверхности фотоэмульсии формируется неподвижная картина интерференции отражённого от объекта света с опорной волной.

После проявления на фотопластинке образуются микроскопические полосы, соответствующие пучностям интерференционной картины. Для невооружённого глаза при обычном освещении полученная голограмма выглядит, как равномерно засвеченная фотопластинка. Дешифровка записи происходит при освещении лазером с той же длиной волны, что была использована в момент съёмки. В результате дифракции на мелких деталях голограммы, свет отклоняется, образуя два изображения с разных сторон фотопластинки. Со стороны источника света образуется мнимое изображение снятых объектов, которое является автостереоскопическим и многоракурсным. С противоположной стороны образуется действительное изображение, которое можно наблюдать на экране или записать плоским светоприёмником, как в обычной фотографии. Таким способом может быть получено только монохромное изображение того же цвета, что у излучения использованного лазера. Применение для записи трёх лазеров с разными длинами волн при дешифровке даёт изображение низкого качества из-за образования нескольких ложных изображений, накладывающихся на основное.

Схема записи Денисюка

Запись голограммы методом Денисюка. 1 — лазер; 2 — зеркало; 4 — рассеивающая линза; 5 — опорная волна; 6 — свет, прошедший через фотопластинку на объект; 7 — фотопластинка

В 1962 году советский физик Юрий Денисюк предложил технологию голографии, соединяющую принцип Габора с методом цветной фотографии Липпмана. Для этого предполагалось использовать специальные толстослойные фотоэмульсии. При такой технологии луч лазера 1 рассеивается линзой 4 и направляется на фотопластинку 7. Часть луча 6, прошедшая сквозь неё, освещает объект. Отражённый от объекта свет формирует объектную волну. Как видно на рисунке, опорная 5 и объектная волны падают на пластинку с разных сторон. Главным достоинством метода является возможность записи цветных голограмм с помощью трёх монохроматических лазеров основных цветов, лучи которых перед входом в коллиматор объединяются в один общий. В отличие от метода Лейта-Упатниекса в этом случае не образуется ложных изображений.

Благодаря использованию толстых фотоэмульсий с высокой разрешающей способностью, информация о цвете записывается и воспроизводится так же, как в липпмановской фотографии. Образованные проявленным серебром микроскопические структуры за счёт интерференции беспрепятственно отражают те длины волн белого света, которые соответствуют цвету объекта, и гасят все остальные. Поэтому воспроизведение голограмм Денисюка не требует лазера, а цветное объёмное изображение видно при обычном дневном освещении, практически как на обычной фотографии. Метод отличается относительной простотой и получил наиболее широкое распространение в изобразительной голографии.

Преимущества использования голограмм

Удивительно, но на данный момент именно голограммы по праву считаются одним из наиболее надежных способов защитить продукцию от контрафакта. С точностью подделать голограмму практически нереально, даже имея на руках профессиональное и дорогое оборудование. Сам принцип ее создания не позволяет этого сделать. Ведь мы говорим не об изображении, а о более сложной системе световых волн.

При всех своих положительных качествах и возможностях голограммы являются достаточно недорогим решением. Даже не самые «раскрученные» бренды могут позволить себе использовать голограммы на этикетках для защиты.

Наиболее распространено применение голограмм на алкогольной продукции по вполне понятным причинам. Контрафакт здесь встречается гораздо чаще, чем в других отраслях. А поддельная продукция в том числе может нанести серьезный вред человеческому здоровью. Поэтому производители сами заинтересованы в том, чтобы поддельная продукция, которая бы копировала их бренд, не появилась на рынке.

Важно четко понимать, что контрафакт сегодня существует практически во всех отраслях. И чем более известный и популярный бренд, тем больше интереса он вызывает у фальсификаторов, которые так или иначе стараются нажиться на чужом добром имени. Поэтому задача каждого производителя – позаботиться о полной защите этикетки. Не обязательно использовать именно голограммы. Можно выбрать и другие методы или совмещать несколько видов для большего эффекта. Но если ищете решение, которое бы сочетало в себе доступность цены и надежность, обходить голограммы стороной определенно не стоит.

Если вас интересует печать этикеток с оригинальными голограммами, обращайтесь в компанию Этикетки24. Для вас мы выполним оперативное производство, гарантируем высокое качество печати и невозможность подделки голограмм. Наша цель – не просто предоставить клиенту красивую и неповторимую этикетку, но и гарантировать высокую степень защиты от подделки. Мы знаем, что от этого напрямую зависит репутация вашей компании и ваше лицо на рынке в своем сегменте. Поэтому к своей работе подходим со всей ответственностью.

Готовы обсудить с вами все детали сотрудничества, предложить несколько вариантов производства и персонализации этикетки. Не только посредством использования голографии, но и других актуальных на сегодняшний день методов. Звоните, спрашивайте и делайте заказы на качественную печать. 

Акустическая голография

Голография применима не только для регистрации электромагнитного излучения, но также и для звуковых волн. Картину акустической интерференции зафиксировать труднее, чем оптической, но известны несколько технологий, в числе которых фотографирование поверхности жидкостей с видимым волновым рельефом [50] . Акустическая голография почти не ограничена пространственной когерентностью, и позволяет получать изображения протяжённых объектов. Кроме того, ультразвуковые колебания способны проникать сквозь оптически непрозрачные среды, позволяя получать объёмные картины распределения плотности и вещества. Методы акустической голографии применимы в неразрушающей дефектоскопии, геофизике, археологии и во многих других областях науки и техники.

Голография на дисплее смартфона

С появлением мобильных телефонов, а позже смартфонов, стало ясно, что однажды пути этих двух знаковых технологий XXI века пересекутся. Так и случилось. И вот уже YouTube переполнен советами пользователей по превращению смартфона в голографический мини-проектор.

Свежую идею подхватил один из лидеров по производству цифровых фото- и видеокамер компания RED. В июле прошлого года она представила первый в мире смартфон с 5,7 дюймовым голографическим экраном – RED Hydrogen One. Кроме привычных 2D-изображений он воспроизводит трехмерный контент без помощи специальных очков, а также контент для виртуальной и дополненной реальностей.

Голограммы из будущего

Уже к 2021 году японские инженеры обещают представить первые модели голографических телевизоров на основе технологии, разработанной Дэниэлом Смолли из MIT. А с помощью технологии псевдоголографии TeleHuman люди смогут разговаривать с голографическими образами.

Свою лепту внесла Microsoft, разработав технологию голопортации. Она предполагает передачу объемного отсканированного изображения собеседника в режиме онлайн и создания его трехмерной модели.

Специалисты лаборатории Digital Nature Group из Японии научились с помощью фемтосекундных лазеров создавать голограммы, которые к тому же можно потрогать руками, не опасаясь нежелательных последствий. Это стало возможным за счет сокращения длительности лазерных импульсов с нано- до фемтосекунд.

Практическое применение голографии

Как способ записи изображения оптическая голография не смогла составить серьёзной конкуренции обычной фотографии и кинематографу, в том числе и их 3D-версиям. Технология нашла применение в других областях, став неотъемлемой частью современной науки и техники.

Искусство

Классическая голография не позволяет записывать изображение ландшафтов и протяжённых сцен из-за пространственного ограничения когерентности. Съёмка вне лабораторной установки с лазерным освещением также невозможна. Однако, технологии доступно создание голографических портретов и предметная съёмка, например в жанре натюрморта. Более широкими возможностями обладает мультиплексная голограмма, пригодная для получения автостереограмм любых объектов.

Достоверность голографического изображения привлекала современных художников с первых лет своего существования, заставляя правдами или неправдами проникать в лаборатории записи объёмных картин. Часто работа велась в содружестве с учёными, а некоторые представители изобразительного искусства освоили научную теорию голографии сами. Одним из первых художников, создавших объёмные картины по новейшей технологии, стал Сальвадор Дали. Наиболее известная выставка голограмм, состоявшаяся в 1972 году в Нью-Йорке, стала второй после его же экспозиции 1968 года в Мичиганской Академии Чанбрук. В Великобритании технику голографии использовала художница Маргарет Беньон, устроившая персональную выставку голограмм в галерее Ноттингемского Университета в 1969 году. Год спустя открылась её выставка в лондонской Lisson Gallery, анонсированная как «первая в Лондоне экспозиция голограмм и стереофотографий».

Настоящим прорывом для популяризации голографии стало создание изобретателем мультиплексной голограммы Ллойдом Кроссом и канадским скульптором Герри Петиком упрощённой технологии, позволившей записывать голограммы без дорогостоящего лабораторного оборудования. Вместо многотонного гранитного стола они использовали ящик с песком, куда втыкаются полимерные трубы с закреплёнными оптическими элементами установки. После этого в разных странах начали появляться голографические художественные студии, в числе которых открылась «Школа голографии», учреждённая Ллойдом Кроссом в Сан-Франциско. В Нью-Йорке появился первый в мире Музей голографии. Ни одна из этих организаций не дожила до сегодняшнего дня, их место заняли Центр голографических искусств в Нью-Йорке и «Холоцентр» в Сеуле, где художникам предоставлена возможность создавать произведения с помощью голографии.

Голограмма человека

Первым человеком в виде голограммы стала героиня «Звездных войн» (эпизод IV) принцесса Лея. С тех пор — а прошло уже более 40 лет – голография прочно прописалась на киноэкранах наряду с другими спецэффектами в многочисленных голливудских блокбастерах.

О том, что с тех пор голография совершила головокружительный технологический рывок, стало ясно 19 мая 2014 года в Лас-Вегасе при вручении премии Billboard Music Awards, когда перед потрясенными зрителями, как в старые добрые времена спел и станцевал… покойный Майкл Джексон. Чудесное «воскресение» стало возможным, благодаря великолепной голограмме, которую сотворила компания Pulse Evolution.

Хранение данных

По мере развития технологии оказалось, что кроме записи изображения голография пригодна для хранения любых данных. Первая система IBM 1360 с таким назначением, основанная на голографической записи на фотоплёнку, увидела свет уже в 1966 году. Однако, невысокая скорость доступа к данным не позволила конкурировать с другими технологиями цифровой памяти. Более поздние системы голографической памяти Unicon, Holoscan и Megafetch были значительно совершеннее, и обеспечивали скоростной доступ при больших объёмах. С помощью голографии возможна очень высокая плотность записи информации в кристаллах или фотополимерах, поскольку запись происходит не на поверхности, а по всему объёму. Существующие технологии хранения, такие как Blu-Ray диски, хранят данные на поверхности и ограничивают плотность записи дифракционным пределом используемого света. По сравнению с ними голографическая память считается наиболее перспективной технологией, позволяя записывать и извлекать информацию не отдельными битами, а блоками или страницами. Одна из таких разработок, реализованная в 2005 году компаниями Optware и Maxell под названием Holographic Versatile Disc, позволяет записывать на диск диаметром 12 сантиметров 3,9 терабайт информации. Однако, на массовый рынок технология так и не вышла, как и аналогичная разработка компании InPhase Technologies, год спустя заявившей о создании голографического диска ёмкостью 500 гигабайт.

Голографическая интерферометрия

Более широкое применение голография нашла в некоторых областях науки и техники для точной регистрации и неразрушающего контроля производства. Голографическая интерферометрия позволяет сделать видимыми процессы и дефекты, невидимые глазом и не поддающиеся регистрации другими способами. Например, голографические методы выявляют микроскопические отклонения поверхностей, в том числе вибрирующих, а также неоднородность газовых и жидкостных сред. При этом регистрируются отклонения поверхности, по своей величине сопоставимые с длиной волны используемого излучения. Все эти технологии нашли широкое применение в дефектоскопии и технических исследованиях.

Защита документов

Защитная голограмма на акцизной марке

«Радужные» голограммы Бентона широко используются для маркировки товаров и подтверждения подлинности документов. Голограммы можно встретить на современных банкнотах разных валют: на бразильских риалах, английских фунтах, южнокорейских вонах, японских йенах, индийских рупиях, канадских долларах, датских кронах и на евро. Стандартная степень защиты в виде голограммы присутствует и на банковских картах. Первой такую степень защиты использовала корпорация MasterCard, в 1983 году добавившая голограмму на свои кредитные карты. Такие голограммы с микро- и нанотекстами и сложными изображениями, однажды закреплённые на карте, практически невозможно удалить. Технология печати таких голограмм, разработанная в 1974 году Майклом Фостером, позволяет тиражировать их в неограниченных количествах. Однако, технологическая сложность процесса остаётся практически непреодолимым барьером для подделок.

Микроскопия

Одно из важных свойств голографии заключается в изменении размеров изображения при освещении голограммы лазером с длиной волны, отличающейся от опорной. При дешифровке голограммы светом с длиной волны, превосходящей длину волны опорного излучения при записи, изображение предметов выглядит увеличенным по сравнению с размерами исходного объекта. Коэффициент такого увеличения равен отношению длин волн восстанавливающего и записывающего света. Например, в случае записи голограммы с помощью ультрафиолетового лазера с длиной волны 310 нанометров и последующим её чтением с помощью лазера видимого света, например, красного с длиной волны 635 нанометров, наблюдатель видит увеличенное в два раза изображение снятых объектов. Однако, в микроскопии редко пользуются этим эффектом, в том числе из-за неизбежных голографических аберраций, возникающих при различии длины волн опорного и восстанавливающего пучков.

Возможности голографии позволяют преодолеть главное ограничение микроскопов, накладываемое зависимостью разрешающей способности от апертуры. Кроме того, голографические методы позволяют значительно увеличить глубину резко изображаемого пространства. Для этого с помощью обычного микроскопа рассматривают не сам объект, а его действительное изображение, формируемое записанной с объекта голограммой. Технологии голографии дали возможность добиться впечатляющих успехов в электронной микроскопии. Разработаны методы получения трёхмерных изображений субатомных структур.

Искусственные голограммы

Современные компьютеры дают возможность генерировать голограммы несуществующих объектов. Для этого на основе данных о форме и характеристиках нужного объекта, рассчитывается создаваемая им объектная волна. Данные объектной волны суммируются с данными опорной, давая интерференционную картину с её последующей визуализацией при помощи фотовывода. Голограммы виртуальных объектов применимы в науке и технике: например, созданные с помощью компьютера голограммы оптических элементов могут быть использованы в реальных оптических системах для корригирования сложных аберраций. Возможности создания произвольной формы голографических оптических поверхностей позволяют получать высокое качество оптики.

Голографический проектор – своими руками!

Но пока трехмерные изображения прямо в воздухе еще нам недоступны, голограмма на телефоне – вполне обыденная вещь. Все, что для этого требуется, несколько часов на создание специального голографического проектора при помощи подручных средств.

Голограмма, своими руками созданная, не потребует от вас большого количества сложных деталей и операций. В принципе, кроме смартфона с выходом в интернет и прозрачной коробочки от CD, ничего больше и не понадобится. От такого способа воссоздания голографических изображений без ума дети, так что, если вам нечем удивить ребенка, возьмите на заметку этот метод.

Алгоритм действий

Итак, берем прозрачную пластиковую коробочку от компакт-дисков, канцелярский нож или нож для стекла, обычные ножницы, линейку, небольшой рулон скотча и, конечно же, смартфон. При помощи линейки чертим на обычном листе бумаги очертание трапеции, придерживаясь следующих пропорций: нижняя основа – шесть сантиметров, верхняя – один. Высота при этом будет равна трем с половиной сантиметрам. Прикладывая такой трафарет к стенкам коробочки, вырезаем четыре фигуры. Скрепив их между собой при помощи обычного скотча или же суперклея, получите необходимую для проекции трапецию.

[spoiler title=»Источники»]

• https://Hi-News.ru/research-development/chto-takoe-gologramma-i-kak-ee-sdelat.html
• https://new-science.ru/chto-takoe-gologramma-opredelenie-i-princip-raboty/
• https://FB.ru/article/253912/golografiya—eto-ponyatie-printsip-deystviya-primenenie
• https://www.etiketki24.ru/interesnye-stati/istoriya-gologrammy-i-golografii
• https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/GOLOGRAFIYA.html
• https://www.techcult.ru/technology/5215-chto-takoe-gologramma
• https://wiki2.org/ru/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F
• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F
• https://www.syl.ru/article/289035/new_gologramma—eto-chto-takoe-i-kak-ona-rabotaet

[/spoiler]