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Holographie
Referat aus dem LK Physik
HOLOGRAPHIE
1. Begriffserklärung:
Ein Hologramm ist im Gegensatz zur normalen Photographie eine
3-dimensionale Abbildung eines Objektes. Durch leichtes Drehen oder Kippen des
Hologramms wird der 3D-Effekt noch deutlicher, da man das Gefühl hat, dass
sich das Objekt mitdreht.
2. Verwendung:
Hologramme haben vielseitige Anwendungen
- Unterhaltung (Hologramme in Corn-Flakes Schachtel)
- Kunst
- Sicherheitszertifikate auf Chipkarten (Möglichkeit Informationen in
Hologrammen zu speichern, ohne dass man sie mit normalem Auge erblicken
kann)
Höchst auflösende Hologramme (bis 3000 Linien/mm!)
werden unter anderem in folgenden Bereichen verwendet:
- In der Medizin, um Eingriffe zu vermeiden (Ultraschallholographie)
- Forschung z.B. für Belastungsdiagramme oder Ersatz für
teure/zerbrechliche Originalobjekte (z.B.:
Archäologie)
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3. Herstellung von Hologrammen
Ein Laser sendet kohärentes, meist einfarbiges Licht aus.
In einem Strahlenteiler wird der Laserstrahl in 2 Strahlen mit 10% und 90%
der gesammten Strahlungsleistung aufgeteilt.
Ein Strahl (10%) wird mit Hilfe einer Linse gefächert und dann mittels
eines Spiegels auf eine Photoplatte projiziert - dies ist der sogenannte
Referenzstrahl.
Der zweite Strahl (mit 90% Strahlungsleistung) wird ebenfalls mit Hilfe einer
Linse gefächert und über einen Spiegel umgelenkt. Der gefächerte
Strahl beleuchtet dann ein Objekt.
Dort wird die kugelförmige Ausbreitungswelle “deformiert”, die
Phase der Lichtamplitude somit verschoben – das ist der Objektstrahl.
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Da Objekt- und Referenzstrahl auf der Photoplatte genau aufeinander fallen,
interferieren sie und bilden somit ein Interferenz-Strichmuster.
Dieses Strichmuster hat keine Ähnlichkeit mit dem
Originalobjekt!
Hierbei ist anzumerken, dass in jedem Bruchteil des somit
entstandenen Hologramms die Information des gesammten Hologramms steckt.
Das heißt, man kann aus jedem Bruchstück eines Hologramms wieder das
gesammte Hologramm reproduzieren, wobei durch die geringere Auflösung die
Qualität vermindert wird.
4. Wiedergabe:
Um nun das Hologramm für das Auge sichtbar zu machen, muß das
Hologramm mit möglichst kohärentem Licht in einem bestimmten Winkel
(meist 45°) bestrahlt werden.
Hier unterscheidet man zwei Arten von Hologrammen:
- Reflexions-Hologramme: Sie sind die am meisten angetroffenen
Hologrammtypen, die wie ein Bild an die Wand gehängt werden können.
Sie werden meist schräg von oben im 45° Winkel beleuchtet und
ihre Rekonstruktionsfarbe ist meist gelb bis orange-rot, vereinzelt auch
grün.
- Transmissions- /Regenbogen-Hologramme: Sie werden, ebenfalls im
45° Winkel, aber von hinten bestrahlt. Das Bild leuchtet dann in
Regenbogenfarben, da es am Strichgitter gebeugt wird.
5. Vorgang:
Eine Welle besteht (nach dem Huygensschem Prinzip) aus vielen
Elementarwellen.
Wenn Referenz- und Objektstrahl auf die Photoplatte treffen, werden nicht
nur die Amplitude sondern auch die Phase der Lichtwelle/Wellenfront gespeichert
(im Gegensatz zur normalen Photographie).
Wenn nur kohärentes Licht auf das Hologramm fällt, werden wieder
diese Elementarwellen erzeugt, die dann durch Interferenz im Raum wieder die
ursprüngliche Wellenfront bilden (deshalb wird die Holographie teilweise
auch Wellenfrontrekonstruktion genannt).
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6. Vor- /Nachteile:
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Vorteile:
- Aus einem Bruchstück kann das ganze Bild rekonstruiert
werden.
- Objekt ist aus allen Richtungen betrachtbar
- große Informationsmenge auf wenig Platz
- wichtig für Medizin und Technik
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Nachteile:
- teuer
- Bildfläche so groß wie Original
- Kohärente Lichtquellen zur Aufnahme nötig
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Quellen:
Höfling, Mehr Wissen über Physik
Internet:
ourworld.compuserve.com/homepages/hologramme/hologramme.html
www.physik.uni-erlangen.de/fkp/projekte/holo.html
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