Голограмма: запись и воспроизведение¶

Голограмма — это оптический объект или изображение, полученное методом голографии, при котором на фотоматериале или ином носителе фиксируется не интенсивность света, как в фотографии, а интерференционная картина, несущая информацию о полной волновой функции отражённого или прошедшего через объект света. Термин происходит от греческого слова holos — «целый» и был предложен венгерским физиком Деннисом Габором, который в 1947 году разработал теоретические основы метода и в 1971 году за это открытие получил Нобелевскую премию по физике.

¶Принцип записи

Голографическая запись выполняется в два этапа. На первом этапе лазерный луч разделяется на два пучка: опорный (референсный) и объектный. Определяющий объектный пучок освещает снимаемый предмет, и рассеянный от него свет падает на фотоплёнку или фотопластину. Одновременно на ту же поверхность направляется опорный пучок, не взаимодействовавший с объектом. Два когерентных пучка интерферируют, и возникающая интерференционная картина фиксируется светочувствительным материалом. Записанная таким образом голограмма представляет собой сложную систему микроскопических полос и штрихов, невоспринимаемую невооружённым глазом как изображение.

Для записи требуется источник когерентного света — как правило, лазер. Ранние работы Габора выполнялись с рентгеновскими лучами и немонолазерными источниками, однако практическое значение метод получил после создания лазеров в начале 1960-х годов. Первые объёмные голограммы видимого диапазона были получены в 1962–1964 годах советскими физиками Юрием Денисюком и Юрием Баталовым, а в США — Эмметом Лейтом и Юрисом Упатниексом.

¶Воспроизведение

Для воспроизведения на голограмму направляется тот же опорный луч (или его аналог), что и при записи. Определяющий пучок, проходя через голограмму, дифрагирует на зафиксированных интерференционных полосах и восстанавливает волну, идентичную той, которая исходила от объекта. Наблюдатель видит виртуальное изображение предмета, обладающее полным параллаксом: при перемещении глаза видны ранее скрытые стороны объекта, что отличает голограмму от обычной фотографии и стереоскопических изображений.

¶Виды голограмм

По типу записи и воспроизведения различают:

• Амплитудные голограммы — модулируют амплитуду волны, менее эффективны, так как поглощают часть света.
• Фазовые голограммы — модулируют фазу волны, не изменяя амплитуду, что обеспечивает существенно более высокую яркость восстановленного изображения.
• Отражательные (блочные) голограммы — записываются в толстом слое эмульсии, воспроизводятся отражённым светом, могут наблюдаться при обычном белом освещении.
• Пропускающие голограммы — воспроизводятся проходящим через них светом.
• Киноголограммы — последовательность голограмм, создающих движущееся изображение.

¶Написание слова

Слово «голограмма» пишется с буквой о в первом слоге и с удвоенной м в корне. Этимология объясняется греческим корнем holo- («целый») и суффиксом -грамма («запись»), что буквально означает «целостная запись». Слово заимствовано в русский язык в 1960-е годы и имеет женский род, ударение падает на третий слог: гологра́мма. Родственные слова — «голография», «голографический», «голограф».

¶Применение

Голограммы используются в защите документов и банкнот: голограмрафические метки встраиваются в паспорта, платёжные карты и упаковку лекарств для защиты от подделки. В научных исследованиях метод применяется для голографической интерферометрии — измерения микродеформаций и вибраций. Голограммы нашли применение в элементах памяти, оптической обработке информации, линзах Френеля. В медицине голографическая микроскопия позволяет получать трёхмерные изображения клеток без фиксации.

В России разработками в области голографии занимались Институт физики АН СССР, Государственный оптический институт (ГОИ) в Санкт-Петербурге и ряд университетских лабораторий. Юрий Денисюк предложил метод записи отражательных голограмм, получивший международное признание.

¶Голограммы в культуре

Понятие «голограмма» широко используется в научной фантастике для обозначения трёхмерных проекций, в частности в кинофраншизах «Звёздные войны» и «Звёздный путь». В реальной сценографии применяются так называемые «голографические» проекции — Pepper's ghost, кинетические вентиляторные дисплеи и объёмные LED-системы, которые создают эффект парящего изображения, хотя строго говоря голограммами не являются.