6 stvari koje možda ne znate o holografiji

Ako 2D slika vrijedi tisuću riječi, tada 3D slika vrijedi milijun. Holografijom je moguće rekonstruirati 3D slike pomoću holograma, a postupak je za razliku od svega što se nalazi u tradicionalnoj tehnologiji prikaza. Iako je izumljena prije više od 70 godina, holografija ostaje najbolji kandidat za postizanje istinskih 3D prikaza. Ovdje vam predstavljamo šest stvari koje možda ne znate o čudnom i divnom svijetu holografije.

1. Tupac nije hologram



Kad vidite Tupaca, Michaela Jacksona ili bilo koga tko je projiciran na način na koji vidite na koncertima ili slično, oni nisu hologrami. To je trik, a temeljni hologram nema nikakve veze s tim. Trik koji se koristi izumio je 1800-ih John Pepper kako bi očarao nesuđene članove publike da se duh pojavio pored glumaca na sceni (slika gore). U stvarnosti je primijenjena pametna iluzija, pri čemu je komad stakla pod kutom postavljen između publike. Pozornica je korištena za odbijanje svjetla glumca ispod pozornice prema publici, ali im je ipak omogućila da progledaju do pozornice ispred. Budući da je čaša učinkovito prozirna, mislimo da na sceni lebdi duh. Kao takvi, većina 'holograma' koji se vide na TV-u neka su varijanta ovog tripa s duhovima Peppera.



2. Samo je hologram hologram: on se izuzetno razlikuje od bilo čega drugog

Uzmite u obzir da ste upravo fotografirali scenu. Uzeli ste fotoaparat, usmjerili, kliknuli i uhvatili neke podatke. S gledišta optike, pohranili ste neku vremenski prosječnu amplitudu svjetlosnog polja koje zrači iz te scene pomoću nekog oblika senzora (u odvojenim RGB kanalima). Kao rezultat toga, ogromna količina informacija unutar tog svjetlosnog polja upravo je bačena. Prikupljanje samo ovih informacija učinkovito bilježi malen postotak onoga što se tamo nalazi. Hologram (izumio ga je Dennis Gabor 1947. godine, holografija (od grčkog što znači 'cjelovit crtež') u svom najosnovnijem smislu je snimanje, a zatim rekonstrukcija svih informacija o svjetlosnom polju, tako da promatrač kad ih gleda, nije u stanju reći razliku od izvorne scene jer hologram promatraču 'daje' sve izvorne informacije.



Za zaista nevjerojatno putovanje u ovaj čudesni svijet preporučujemo sljedeći video:

Sad biste se prirodno zapitali: kako to možemo učiniti? Pa, ako uzmete objekt koji želite prikazati, osvijetlite ga laserom i ometate to raspršeno svjetlo drugim laserom (vidi sliku), snimka ovog stvorenog uzorka je hologram (2). Snima podatke o amplitudi, fazi i valnoj duljini objekta. Sad kad bismo ovaj uzorak pogledali pod mikroskopom, samo bismo vidjeli ove interferencijske rubove, što je nezanimljivo. Međutim, ako osvjetljavamo istim izvorom, svjetlost se istodobno raspršuje sa svih rubova i ometa sama sebe kako bi rekonstruirala svjetlosno polje izvornog objekta.



holografija

Ljepota ove tehnike je u tome što je to još uvijek jedini način za istinsku rekonstrukciju 3D informacija i postizanje stvarnih 3D prikaza. Ipak, ova je tehnika prvotno rađena prije gotovo 70 godina kako bi se oblikovali statički hologrami. Ali zašto ne možemo jednostavno dinamički mijenjati holograme i učinkovito stvoriti holografski prikaz? O tome se govori u sljedećem odjeljku.

3. 3D holografski prikazi u vašem domu još su desetljećima dalekoholografija

Problem stvaranja 3D holografskih prikaza je taj što je količina informacija koju tipični hologram sadrži velika; svjetlo sadrži puno informacija! Kao primjer, smatra se da je potreban redak od milijun bilijuna piksela da bi se postigao čisti 3D holografski prikaz (1,3), a s tipičnom brzinom osvježavanja od, recimo, 30 fps, ovo je zapanjujuće količina podataka. I ne samo to, potrebna nam je i tehnologija koja može zabilježiti (u stvarnom vremenu) sve složene informacije svjetlosnog polja, komunikacijska tehnologija sposobna za prijenos ove ogromne količine podataka, a zatim i računalo kako bi te podatke obrađivalo. S obzirom da tek trebamo ući u 4K TV eru (to je zaslon napravljen od približno 10 milijuna piksela), daleko smo.

4. Hologram se može generirati i prikazati s računalima

Kao što smo već razgovarali, imamo posla s puno informacija. Trenutne najsuvremenije metode prikazivanja dinamičkih holograma nazivaju se prostorni modulatori svjetlosti (SLM). To su u osnovi mali televizijski uređaji za prikazivanje u kojima su na njima prikazani hologrami, iako se lasersko svjetlo osvjetljava ili odbija, a uzorak se oblikuje na drugoj strani.

Sad, kako izračunati hologram? U idealnom slučaju mogli bismo zabilježiti sve informacije o svjetlosnom polju scene, ali za to nemamo komercijalnu tehnologiju. Mogli bismo napraviti potpunu simulaciju elektromagnetskog vala simulirane scene kako bismo otkrili kako izgleda svjetlosno polje raštrkano od objekta u svim točkama u svemiru, a zatim zabilježili te podatke u hologram. Međutim, ovo je računalna noćna mora s trenutnom tehnologijom. Naizgled bolji način (dok se simulacije punih valova ne mogu brzo izvesti) jest da možemo biti pametni u stvarima i dublje zaviriti u temeljnu matematiku koja stoji iza pojava.

holografija

U osnovi, radimo približnu vrijednost. Ispada, kad se svjetlost difraktira, ako ste dovoljno udaljeni od točke difrakcije, uzorak koji vidite povezan je s Fourierovom transformacijom matematičkog prikaza objekta difrakcije. To znači da, budući da naša računala trenutno mogu brzo izvoditi FFT, možemo brzo generirati računalno generirane holograme u letu. Stoga, prikazivanjem ovog na SLM-u, možemo difraktirati svjetlost da bismo proizveli proizvoljne slike po svojoj volji. Ovo se područje zove računalno generirana holografija. ASada kada računala postaju sve brža i učinkovitija, postaje vruće područje istraživanja.

5. Najbolji pokušaj holografskog televizora učinjen je prije deset godina i koštao je bogatstvo

Qinetiq je razvio prototip holografskog zaslona zasnovan na tehnologiji prostorne modulacije svjetlosti prije 12 godina. Upotrijebio je aktivni sustav popločavanja s dva različita modulatora prostornog svjetla kako bi pružio sve znakove dubine potrebne za stvaranje 3D slike. Bila je skupa za proizvodnju i prekinuta je ubrzo nakon razvoja, ali ipak je najbliži istinski holografski prikaz koji se može pokazati.

holografija

6. Holografija nije samo za vaš TV

Iako smo razgovarali o činjenici da su 3D holografski prikazi još uvijek daleko, holografija je kao disciplina neprocjenjiva i ima primjenu u mnogim područjima. Evo samo nekoliko primjera:

  • Snimanje elektrona: Promatrajući fazni pomak elektronskih smetnji (uslijed električnog i materijalnog polja) dok prolaze kroz tankoslojne materijale, moguće je odrediti sastav materijala.
  • Pohrana podataka: Konvencionalni optički diskovi pohranjuju podatke na površini. Međutim, holografijom je moguće bilježiti informacije u cijelom volumenu materijala i pod različitim kutovima - stoga je moguće pohraniti redoslijed veličina više informacija od uobičajenih tehnika optičkog pohranjivanja podataka.
  • Holografska optička pinceta:Optička pinceta koristi svjetlosne sile kako bi se kretala oko malih čestica (uglavnom za biološku primjenu) i stvorila optičke zamke. Korištenjem računalno generiranih holograma, istraživači mogu manipulirati velikim nizom čestica na malim udaljenostima.
  • Sigurnost: hologrami se desetljećima koriste na novčanicama i kreditnim karticama. Obično se koriste jer je tehnologija potrebna za proizvodnju takvih struktura prilično napredna.

Reference

(1) J. Geng, adv. Opt. Fotonika 5, 456 (2013).

(2) B. C. Kress i P. Meyrueis, Primijenjena digitalna optika (Wiley, 2000.).

(3) M. Lucente, u SMPTE 2. godišnja. Int. Conf. Stereosc. 3D Media Entertain. - Soc. Motion Pict. Telev. Inž. (2011.).

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com