Голограммы - это виртуальные трёхмерные изображения, создаваемые интерференцией световых лучей, отражающих реальные физические объекты. Голограммы сохраняют глубину, параллакс и другие свойства исходного объекта. Они отлично подходят для представления сложных технических концепций и демонстрации визуально привлекательных товаров.
Хотя концепция голограмм была введена в 1940-х годах, она не стала популярной до появления принцессы Леи в качестве плавающего изображения в "Звёздных войнах".
В течение многих лет казалось, что эта технология будет навсегда отодвинута в область научной фантастики. Однако сегодня все по-другому, благодаря достижениям в области оптических технологий.
Ниже мы объяснили, что такое именно голограмма, как она работает и каковы возможности ее применения. Мы постарались сделать все как можно проще, чтобы вы не запутались.
Определение голограммы
Голограмма - это трёхмерное световое поле, которое генерируется посредством физической записи интерференционной картины. Эта картина включает в себя явление, называемое дифракцией, в результате чего получается виртуальное трёхмерное изображение исходной сцены.
Проще говоря, голограммы представляют собой трёхмерные изображения, генерируемые интерференционными световыми лучами, которые отражают реальные, физические объекты. В отличие от обычных 3D проекций, голограммы можно увидеть не вооружённым глазом. Нет необходимости носить 3D-очки.
Наука и практика создания голограмм называется голографией. Эта технология ещё не совсем догнала магию кино, но ее можно использовать для создания голограмм, которые сохраняют глубину, параллакс и другие свойства реальной сцены.
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 трёхмерные 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.
Кто изобрёл 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 учёные придумали различные методики создания 3D голограмм с помощью лазера. Первая голограмма человека была создана в 1967 году, что проложило путь для различных применений голографии.
Как работает голограмма?
Голография включает в себя запись светового поля, а затем его реконструкцию в отсутствие оригинальных объектов. Можно представить себе это как нечто подобное звукозаписи, при которой звуковое поле, создаваемое вибрирующим веществом, обрабатывается таким образом, что впоследствии (при отсутствии исходного вибрирующего вещества) оно может быть восстановлено.
Запись звука Ambisonic (трёхмерная система пространственного звука), фактически, больше похожа на голографию, где при воспроизведении можно воссоздать определённые углы прослушивания звукового поля.
Чтобы создать голограмму, вам нужны три вещи:
1. Лазерный луч, который будет направлен на объект
2. Носитель записи с соответствующими материалами
3. Чистая среда для пересечения светового луча
Лазерный луч делится на два одинаковых луча с помощью светоделителя. Один из них отражается от объекта на носителе записи, а другой непосредственно передаётся на носитель записи. Таким образом, он не конфликтует с изображениями, исходящими от луча объекта.
Когда два луча пересекаются друг с другом, они создают интерференционную картину, которая отпечатывается на носителе записи (в основном из галогенида серебра). Слой этого носителя записи прикреплён к прозрачной подложке, такой как стекло, которая воссоздаёт виртуальное изображение с гораздо более высоким разрешением, чем фотографическая плёнка.
Оптические инструменты, объект и носитель записи должны оставаться неподвижными относительно друг друга во время процесса. В противном случае интерференционная картина и голограмма будут размыты и испорчены.
Применение
3D голограммы имеют широкий спектр применения. Например, они могут быть использованы в:
Хранение данных: Голографическое хранение данных - это потенциальная технология, которая может хранить информацию с высокой плотностью внутри фотополимеров или кристаллов. Поскольку существующие методы хранения, такие как Blu-ray Disc, достигают верхнего предела плотности данных, голографическое хранилище может стать популярным носителем следующего поколения.
Безопасность: защитные голограммы являются наиболее распространённым типом голограмм. Они широко используются в паспортах, банковских и кредитных картах, а также в нескольких банкнотах по всему миру.
Хотя это и не голограмма в истинном смысле слова, термин «голограмма» приобрёл вторичное значение из-за широкого использования многослойного изображения на водительских удостоверениях и кредитных картах. Некоторые номерные знаки на транспортных средствах содержат зарегистрированные голограммные наклейки, которые указывают на подлинность.
Датчик: голограмма, встроенная в интеллектуальное устройство, создаёт голографический датчик. Его можно использовать для обнаружения специфических молекул или метаболитов.
Сканеры: голографические сканеры используются в автоматизированных конвейерных системах и крупных транспортных компаниях для определения размеров упаковки.
Одной из последних (коммерчески доступных) реализаций голографических технологий является гарнитура Microsoft HoloLens. Он использует системы оптической проекции и компьютерной обработки для создания объектов, похожих на цифровые голограммы, которые пользователи могут просматривать и взаимодействовать в их реальной среде, но только при использовании гарнитуры.
Кроме того, 3D голограммы прекрасно подходят для представления сложных технических концепций, демонстрации драгоценных камней и подобных визуально привлекательных товаров.
Голография может дополнительно подчеркнуть красоту и совершенство отображаемого предмета, представляя его в чрезвычайно эстетичном виде.
В принципе, голограммы можно создавать из любой волны. Электронная голография, например, является применением методов голографии к электронным волнам (вместо световых волн). В основном она используется для анализа электрических и магнитных полей в тонких плёнках.
Аналогичным образом, нейтронно-лучевая голография используется для наблюдения за внутренней поверхностью твёрдых объектов.
