Što su hologrami i kako oni nastaju? (10 zanimljivosti)

Ako ste ikad gledali filmove u žanru znanstvene fantastike, sigurni smo da znate što su hologrami. Ove trodimenzionalne slike stvorene su pomoću svjetlosti i fizikalnih fenomena koji ju prate, a iz različitih kutova izgledaju potpuno različito. Danas ćemo razgovarati o tome kako hologrami nastaju, tko ih je osmislio, gdje se koriste… I naravno, spomenut ćemo i neke zanimljivosti.

Što je hologram, a što holografija?

Prije no što pričamo o hologramima i njihovom nastanku, moramo se upoznati s tehnikama kao što je holografija. Ona se koristi kako bi se stvorile trodimenzionalne slike koje mi nazivamo hologrami. Ideja je dosta komplicirana, ali se može lijepo sažeti: svjetlosne valove kombiniramo na način da stvaraju iluziju trodimenzionalnog objekta. Pri kreiranju ove pojave zapravo se koristi i više od samo svjetlosti i efekata svjetlosti, odnosno potrebna je i kemija, a ponekad i softver, no svjetlost je svakako glavni akter.

U holografiji se rade i analize i stvaranja objekata, odnosno njihovih vizualnih prikaza. Prije no što želite napraviti hologram nečega, morate taj objekt sa svih strana analizirati laserskim zrakama. Time se, između ostalog, bavi holografija. Svjetlost ima svojstvo interferencije, odnosno preklapanja valnih funkcija. Ne smijemo zaboraviti da je svjetlost zapravo samo elektromagnetski val, stoga se ti valovi u prostoru mogu preklapati!

Dakle, holografija proučava i interferenciju i druga svojstva svjetlosti kako bi se mogli analizirati i onda stvarati neki vizuali. Kad malo bolje razmislimo, ako znate kako nešto izgleda sa svih strana, naravno da to možete rekonstruirati. Ipak, to je teško napraviti iz velikog broja fotografija, stoga se ta analiza radi pomoću neke fotosenzitivne ploča.

Procesom holografije nastane hologram, skup svjetlosti prolazi kroz hologramski medij i svjetlost se ponovno širi, odnosno pokazuje svoje fizikalne sposobnosti. Holografski medij je samo materijal na kojem se snimaju holografski uzorci, a uglavnom se radi o filmu, ploči ili polimeru.

Kako nastaje hologram?

U nastavku ćemo objasniti kako nastaju hologrami, no nećemo ulaziti u prevelike detalje za koje je potrebna velika količina predznanja o optici i fizici generalno. Možda će vam se ovaj proces činiti drukčijim od onog što je pokazano u filmovima ili medijima, no nemojte da vas to začudi.

1. Uzorkovanje, odnosno snimanje.

Mnogi misle da hologram nastaje iz slike, no to nije istina. Hologram mora nastati iz modela koji je već trodimenzionalan, bilo da je softverski napravljen ili da je uzorkovan iz okoline pa onda modeliran. Najčešće se u relativno praznoj prostoriji pripremi holografski medij te laseri svjetlosti koji će se koristiti. Dio zraka se uperi na medij i to se naziva referentnim snopom.

Drugi dio zraka usmjerujemo na objekt i tom ćemo svjetlošću zapravo analizirati objekt. Svjetlost se u svakom trenutku odbija od svega što je osvjetljeno te zbog toga nastaju i sjene. Zanimljivo je da se snopovi na objektu i snopovi na mediju onda susreću i na mediju se bilježe informacije o interferenciji (susretima) između navedenih snopova.

2. Modeliranje i razvijanje.

Većina hologramskih modela, jednom kada se registriraju na mediju, dodatno se obrađuju na računalu. Tu se mogu ispraviti potencijalne greške i izbjeći komplikacije s kemijskim procesom razvijanja holograma. Ipak, to ovisi o mediju. Ponekad je obavezno raditi termičke postupke koji će razviti sam hologram na filmu. Dakle, ovaj korak, a posljedično i sljedeći, dosta se razlikuju ovisno o tome koliko skupu opremu imate.

3. Rekonstrukcija holograma.

Jednom kad imate model holograma, morate stvoriti uvjet za samo stvaranje holograma. Dakle, opet trebate koherentni izvor svjetlosti, odnosno laser što sličniji onome koji je korišten tijekom analiziranja objekta. Svjetlost se upire na hologramski medij koji je razvijen (ili softverskom ili fizičkom obradom).

Snopovi se tada rekonstruiraju i kreiraju trodimenzionalnu sliku koja izgleda kao i početni objekt. Ako koristite digitalnu holografiju koja radi sa senzorima, moguće je da ćete obrađivati sve podatke digitalno i rekonstrukcija holograma tada ponešto je lakša zbog kontinuiranih uvjeta.

Pomoću holografije sa snopom elektrona (elektronska holografija) snimljena je i unutrašnjost atoma. Iako je holografija pospješila rješavanje mnogih problema u fizici i tehnici, sam je postupak relativno složen i skup. Zato se holografija primjenjuje samo onda kad se drugim, pristupačnijim metodama ne mogu postići bolji rezultati.

Tko je izmislio holograme?

Sigurno vas zanima tko je izmislio hologram i je li ta osoba sada vrlo bogata. Zapravo, ne možemo reći da je samo jedna osoba zaslužna za izum i korištenje holograma. Prvi put je koncept spomenuo Dennis Gabor, a on je također zadužen i za teoretski dio prakse. Ovaj mađarski fizičar kasnije je dobio Nobelovu nagradu za fiziku, a matematička podloga koju je dao samoj praksi bila je izuzetno korisna svim njegovim nasljednicima.

Prva praktična realizacija dogodila se 1962. godine u Bell Laboratories instituciji. Emmett Leith i Juris Upatnieks demonstrirali su svijetu prvi hologram. Od tada, ova fascinantna realizacija inspirirala je i fizičare i matematičare diljem svijeta. Sveučilišta koja se bave optikom i istraživački centri vezani za nanotehnologiju i fotoniku najviše su investirani u ovakve projekte.

Za što služe hologrami?

Kad razmišljamo o hologramima, najčešće se prvo sjetimo znanstvene fantastike i plavih lasera koji stvaraju nekakav hologram zgrade ili institucije, ali to zasigurno nije jedino mjesto gdje su hologrami bitni i korisni. Oni danas imaju mnogobrojne primjere, a s obzirom na to da njihova popularnost samo raste i raste,

Hologrami se koriste u umjetnosti. Mnogi moderni slikari stvaraju tako što stvaraju digitalne modele ili kipove koji se mogu rekreirati u obliku holograma. Naravno, u glazbenoj industriji nerijetko ćete holograme vidjeti na koncertima. U procesu proizvodnje, hologrami se koriste kako bi proizvođač garantirao da je proizvod njegov, odnosno kako bi ostavio „žig“ na nekom mediju.

Posebnu svrhu hologrami pokazuju u svijetu medicine gdje su trodimenzionalne rekonstrukcije izuzetno bitne za operacije i prikaz organa. Osim toga, arhitekti i dizajneri također si vole posao olakšati trodimenzionalnom vizualizacijom. Na taj način svakako ostavljaju fantastične dojmove na sastancima s klijentima.

Dakle, očito je da su hologrami, osim što su zabavni, korisni u industrijama gdje je trodimenzionalna rekonstrukcija raznih prostora jako korisna. U budućnosti, posebnu korist hologrami će imati kod rekonstruiranja arheoloških nalazišta i proučavanja špilja te drugih opasnih mjesta gdje čovjek ne može ući.

Koliko je skupo stvarati holograme?

Ako vas zanimaju hologrami, imamo lošu vijest… Iako su jako privlačni i izgledaju kao super hobi, hologrami i holografija nisu stvari kojima se bavi osoba s prosječno teškim džepom. Pribor koji vam je potreban za holografiju zapravo je prilično skup i težak za održavanje. Za početak, laseri koji vam trebaju mogu biti i do tisuću dolara, a bolji i po nekoliko tisuća dolara. Sve ovisi o specifikacijama.

Treba vam i holografski medij, odnosno film, ploča ili polimeri. Tu cijene dosta variraju i zapravo možete dobiti holografske medije i po desetak i po stotinjak dolara. Veći problem čine optički elementi čiji se trošak zbroji u nekoliko stotina dolara kad u obzir uzmemo leće, polarizatore, zrcala…

Osim toga, morate osigurati neki čisti prostor za rad, stalke i postolja za opremu te, ako radite digitalnu holografiju, računalo s adekvatnim softverom. Ovo zaista nije hobi koji je jednostavno započeti, zar ne?

10 iznenađujućih činjenica o hologramima

Hologram značenje i težinu dobiva tek kad saznamo gdje ih sve ima i koji su težak put hologrami prošli kako bi postali dio prakse. U nastavku dijelimo 10 zanimljivosti koje će dodatno produbiti vaše znanje o hologramima.

1. Direktan prijevod riječi hologram bio bi „zapisati cjelinu“. Na neki način, riječi holos i gramma kombiniraju se upravo u sintagmu koja opisuje holograme na istinit, ali neobičan način. Oni dobro opisuju što holografija pokušava napraviti, a to je sa svih strana obuhvatiti, rekreirati i pohraniti neki objekt.
2. Prvi hologrami uopće nisu bili trodimenzionalni! Elektronski mikroskop, vjerovali ili ne, bio je glavni alat koji se koristio u stvaranju prvih holograma.
3. Tupac Shakur najpopularniji je lik što se tiče rekreiranja holograma. Njegovi se hologrami rekreiraju na raznim koncertima i festivalima, a s obzirom na njegovu tragičnu smrt, fanovi su sada zapravo mogli „posjetiti“ njegov koncert.
4. Najtanji hologram na svijetu je ispod jednog mikrometra debljine!
5. Čak i otisak prsta može biti problem u modeliranju sa hologramima jer je svjetlo jako osjetljivo na bilo kakve smetnje. Otisak prsta još jedna je situacija u kojoj hologrami mogu zakazati.
6. NASA je veliki potrošač hologramske opreme jer istu koristi za projektiranje, ali i analiziranje u svojim istraživanjima i modeliranju novih građevina.
7. Najpoznatiji filmski hologram jest onaj koji stvara JARVIS, digitalni pomoćnik Iron Mana. Sigurno ste gledati Tonyja Starka kako u spašavanju koristi pomoć koju nudi ovaj inteligentan softver!
8. U Japanu je stvorena hologramska ploča koja reproducira miris, odnosno kad interagirate s njom, možete ju i pomirisati! Osim toga, postoje i hologrami koji se mogu dirati!
9. U Kini su hologrami korišteni za tjeranje ptica i golubova s farma, ali i iz dijelova grada gdje su se suviše udomaćili. Dakle, hologrami su nekad fantastična opcija i za korištenje od strane gradske uprave!
10. Danas se hologrami istražuju i u vojne svrhe, za manipuliranje neprijateljima. Na taj način vojnici se ne moraju izlagati suprotničkoj vojsci, a opet se postiže željeni efekt zastrašivanja. Naravno, sve je ovo još uvijek eksperimentalno.

Zaključak

Hologrami su izvrstan način za korištenje fizikalnih svojstava svjetla u svrhu reprodukcije nekog objekta. Stvaraju se holografijom, a koriste se u velikom broju industrija u kojima je vizualizacija nekih objekata vrlo korisna.