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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Holografía. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. La holografía es un conjunto de tecnologías para registrar, reproducir y remodelar con precisión los campos de onda de la radiación electromagnética óptica, un método fotográfico especial en el que se registran imágenes de objetos tridimensionales y luego se restauran con un láser, que son extremadamente similares a las reales.
Los primeros hologramas fueron obtenidos en 1947 por el físico húngaro Dennis Gabor, que entonces trabajaba en Inglaterra. Este nombre se remonta a las palabras "holos" (entero, completamente) y "gramo" (escrito). Antes de la invención del científico húngaro, cualquier fotografía era plana. Ella transmitió sólo dos dimensiones del tema. La profundidad del espacio eludió la lente. En busca de una solución, Gabor partió de un hecho bien conocido. Los rayos de luz emitidos por un objeto tridimensional llegan a la película en diferentes momentos. Y todos hacen un camino diferente para tiempos diferentes. En términos científicos: todas las ondas vienen con un cambio de fase. El desplazamiento depende de la forma del objeto. El científico llegó a la conclusión de que el volumen de cualquier objeto se puede expresar en términos de la diferencia de fase de las ondas de luz reflejadas. "Por supuesto, el ojo humano no puede captar este retraso de las olas", escribe Nikolai Malyutin en la revista World Pathfinder, "porque se expresa en intervalos de tiempo muy pequeños. Este valor debe convertirse en algo más tangible, por ejemplo, en diferencias de brillo. Esto y lo logró un científico que recurrió a un truco. Decidió superponer una onda reflejada por un objeto, es decir, distorsionada, en una onda pasajera ("referencia"). Ocurrió "interferencia". las crestas de dos olas se encontraron, se amplificaron: apareció un punto brillante allí "Si las crestas de la ola se superpusieron en el valle, las olas se extinguieron entre sí, se observó un apagón. Entonces, con la superposición mutua de las olas, un surge un patrón de interferencia característico, una alternancia de líneas finas, blancas y negras. Este patrón se puede capturar en una placa fotográfica, un holograma. Contendrá toda la información sobre el volumen del objeto capturado en la lente. Para que el "retrato volumétrico" sea muy preciso y detallado, es necesario utilizar ondas de luz de la misma fase y longitud. A la luz del día o con iluminación artificial, dicho enfoque no funcionará. Después de todo, la luz suele ser una mezcla caótica de ondas de diferentes longitudes. Tiene todos los colores: desde la radiación azul de onda corta hasta el rojo de onda larga. Estos componentes de luz están desfasados de la manera más extraña". Como no había fuentes de luz coherente en ese momento, el científico usó la radiación de una lámpara de mercurio, "recortando" una franja espectral muy estrecha usando varios trucos. Sin embargo, el poder del flujo de luz al mismo tiempo se volvió tan escaso que tomó varias horas producir un holograma. La calidad misma de los hologramas resultó ser muy baja. Las razones estaban en la imperfección tanto de la fuente de luz como del propio esquema de grabación óptica. El hecho es que al grabar un holograma, aparecen dos imágenes a la vez en lados opuestos de la placa. Para el científico húngaro, uno de ellos siempre resultaba contra el fondo del otro, y al fotografiarlos, solo una imagen resultaba nítida, mientras que la segunda creaba un fondo borroso en la imagen. En este caso, para ver la imagen en el holograma, se debe iluminar mediante la radiación de la misma longitud de onda que se utilizó durante la grabación. Pero también hay una ventaja obvia: tal imagen tridimensional es creada por cualquier sección, incluso la más pequeña, de la placa de holograma, debido al hecho de que el haz dispersado por cada punto del objeto ilumina completamente el holograma. Resulta que cualquiera de sus puntos almacena información sobre toda la superficie iluminada del objeto. La llegada del láser dio un nuevo impulso al desarrollo de la holografía, ya que su radiación tiene todas las cualidades necesarias: es coherente y monocromática. En 1962 en los EE. UU., los físicos Emmett Leith y Juris Upatnieks crearon un esquema óptico para una instalación topográfica, que todavía está en uso con algunas modificaciones. Para eliminar la superposición de imágenes, el rayo láser se divide en dos y se dirige a la placa en diferentes ángulos. Como resultado, las imágenes holográficas están formadas por haces independientes que viajan en diferentes direcciones.
Otro método fundamentalmente nuevo de holografía fue creado por el físico ruso Yuri Nikolayevich Denisyuk. El científico utilizó la interferencia de los rayos de luz que se aproximaban. Entrando en la placa desde diferentes lados, los rayos se agregan en la capa de fotoemulsión, formando un holograma tridimensional.
Con la llegada del láser, la idea de larga data de Gabor finalmente se hizo realidad. En 1971, el científico recibió el Premio Nobel de Física por su invento. En 1969, Stephen Benton ideó una forma de hacer hologramas con luz blanca ordinaria. "Para esto", señala Malyutin, "con la ayuda de una fotomáscara, una capa delgada con muchas microranuras, es necesario hacer un "holograma maestro" y copiarlo de forma holográfica. Una plantilla ranurada, como prismas, divide la luz del día en los colores primarios del espectro. En cada una de las ranuras entra un haz de luz de una sola longitud de onda. Esto proporciona interferencia y ayuda a obtener una imagen brillante, multicolor, brillante con diferentes colores dependiendo del ángulo de vista: el mismo holograma al que nos hemos acostumbrado en los últimos años ". La principal ventaja de la holografía en color radica en el hecho de que se puede copiar a máquina mediante una técnica de grabado en relieve específica. Una copia colorida se expone a una capa especial sensible a la luz: un barniz fotorresistente. Este material tiene una alta resolución. (Se utiliza, por ejemplo, en microlitografía para aplicar ciertos elementos de un microcircuito a una placa). En nuestro caso, al replicar hologramas en masa, primero toman una cámara digital y fotografían el objeto desde todos los lados. La computadora vincula las imágenes individuales. Y ahora la imagen XNUMXD está lista. Luego, en el laboratorio, un láser "graba" esta imagen en una placa fotosensible. Resulta un relieve superficial delgado. Mediante electrólisis, el "grabado" se aplica a una matriz de níquel. La matriz es necesaria para la replicación masiva de hologramas. Sus impresiones, por el método de estampación en caliente, se obtienen sobre láminas de metal. Ahora, en cuanto un haz de luz cae sobre el holograma, comienza a jugar con todos los colores del arcoíris. Entre este multicolor, el objeto representado aparece ante el espectador. Estos hologramas son baratos. Puede hacerlos en cualquier cantidad, siempre que tenga el equipo. Dichos hologramas se utilizan en todo el mundo como adhesivos en documentos y embalajes de productos. Sirven como una excelente protección contra la falsificación: es muy difícil copiar una grabación holográfica.
Puede crear hologramas que representen objetos que no existen en la realidad. Es suficiente que la computadora establezca la forma del objeto y la longitud de onda de la luz que cae sobre él. Con base en estos datos, la computadora dibuja una imagen de la interferencia de los rayos reflejados. Al pasar un haz de luz a través de un holograma artificial, puede ver una imagen tridimensional de un objeto inventado. Según Sergei Trankovsky: "La holografía se ha convertido en un verdadero regalo para los ingenieros: ahora pueden investigar y registrar procesos y fenómenos que a veces se describen solo teóricamente. Por ejemplo, las palas de un motor de avión turborreactor se calientan hasta cientos de grados durante el funcionamiento y se deforman. Cómo se distribuye el estrés en este caso en la parte donde se encuentra su punto débil, amenazando con destruirlo, era extremadamente difícil o incluso imposible de determinar antes. Con la ayuda de métodos holográficos, tales estudios se llevan a cabo sin mucha dificultad. Iluminado por luz láser, el holograma reconstruye la onda de luz reflejada por la pieza cuando se tomó, y la imagen aparece donde solía estar la pieza. Si el detalle permanece en su lugar, aparecen dos ondas a la vez: una proviene directamente del objeto, la otra, del holograma. Estas ondas son coherentes y pueden interferir. En el caso de que el objeto sufra deformaciones durante la observación, su imagen se cubre con rayas, que se utilizan para juzgar la naturaleza de los cambios. Los métodos de control topográfico son muy convenientes. Permiten medir la cantidad de deformación de las piezas y la amplitud de su vibración, estudiar las superficies de objetos de forma compleja, controlar la precisión de la fabricación de productos muy grandes (por ejemplo, espejos de varios metros de diámetro para telescopios ) y lentes en miniatura (como en un microscopio). Un objeto puede reflejar mal la luz, tener una superficie irregular, ser completamente transparente; esto no afecta la calidad del holograma. Gracias a los potentes pulsos láser, los hologramas se registran en milésimas de segundo. Por tanto, ahora es posible estudiar explosiones, descargas eléctricas y flujos de gas moviéndose a velocidades supersónicas. Con la ayuda de un holograma, puede ver a través de un vidrio esmerilado u otra obstrucción que disperse la luz. Se extrae un holograma del difusor y una de las imágenes restauradas se combina con el propio difusor. Las ondas de luz que viajan entre sí desde el holograma y desde el difusor se suman y se anulan entre sí. La barrera desaparece y el objeto detrás de ella se vuelve visible en todos sus detalles. Los tecnólogos modernos tienen una nueva idea. Se basa en la capacidad de un láser para "hacer" una parte de cualquier forma y tamaño a partir de una pieza de trabajo de acuerdo con un programa determinado. Basta insertar un holograma de una pieza de referencia dentro de un láser tecnológico para eliminar la necesidad de escribir un programa y configurar una instalación láser. El holograma mismo "recogerá" tal configuración de haz y distribución de su intensidad que la parte "recortada" será una copia exacta del estándar. Es necesario prestar atención a otra forma muy similar de extraer señales útiles, que se denomina filtrado óptico o reconocimiento de patrones. De manera similar, puede buscar las imágenes deseadas entre muchas otras similares, como las huellas dactilares. Para hacer esto, es necesario hacer un holograma del estándar y luego colocarlo en el camino del haz de luz reflejado por el objeto bajo prueba. El holograma dejará pasar la luz solo de un objeto que sea completamente idéntico al estándar, "rechazando" otras imágenes. Un punto brillante a la salida del filtro óptico es una señal de que se ha detectado un objeto. Cabe destacar que la búsqueda se realiza a una velocidad tremenda, inalcanzable por otros métodos, ya que se puede realizar de forma automática. "Los métodos holográficos", escribe Trankovsky, "son aplicables no solo a la luz, la radiación electromagnética, sino también a cualquier otra onda. En particular, un objeto sumergido en un líquido opaco o turbio se puede ver con la ayuda del sonido. Emisores de vibraciones acústicas crear dos ondas coherentes. Uno (sujeto) "suena" el objeto, el segundo (referencia) - la superficie del líquido. Su interferencia causa ondas en él - el llamado holograma acústico. Iluminándolo con un haz de luz láser , restauran una imagen tridimensional de un objeto que yace en el agua. Sin embargo, lo hacen y de otra manera: la señal de un sistema de micrófonos en miniatura se registra en una placa fotográfica en forma de franjas ennegrecidas, y luego un tres- la imagen dimensional se restaura a partir de ella con un rayo láser. Autor: Musskiy S.A.
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