Hologramm
Der Begriff Hologramm setzt sich aus den griechischen Wörtern holos (ganz, vollständig) und gramma (Botschaft, Nachricht, Zeichen) zusammen. Geprägt wurde der Begriff 1947 von dem ungarischen Forscher Dennis Gabor, der einen Weg zur Verbesserung von Elektronenmikroskopen suchte. Als „Hologramm“ bezeichnet man eine, in der Regel mittels Laserlicht hergestellte, fotografische Aufnahme, welche bei beidäugiger Betrachtung ein echtes dreidimensionales Abbild eines Motivs wiedergibt. Die Motive scheinen bei der Betrachtung frei im Raum zu schweben. Bei seitlichen Bewegungen kann dabei auch um ein Objekt herumgesehen werden.
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Besonderheiten
Aufnahme
Hologramme sind fixierte Abbilder von Licht-Wellenbewegungen. Nicht das Objekt wird fotografisch festgehalten, sondern nur ein Wellenmuster (Interferenzmuster) des Objektes. Als Bildträger werden bei der Erstaufnahme (Masterhologramm) in der Regel fotochemisch behandelte Glasplatten verwendet. Für das Aufnehmen eines Hologramms (Holografie) verwendet man einen Laserstrahl, der mittels eines Strahlenteilers in einen Referenz- und einen Gegenstandsstrahl aufgeteilt wird.
Zu den Voraussetzungen für die Aufzeichnung von Hologrammen durch die Laserstrahlen gehört es, dass die durch die Überlagerung der Wellenfelder sich ausbildenden Interferenzmuster zeitlich und räumlich stabil bleiben müssen. Die aufzuzeichnenden Objekte dürfen sich während der manchmal Minuten dauernden Belichtungszeit nicht bewegen. Um ein Hologramm aufnehmen zu können, müssen deshalb die Teile der Aufnahmeapparatur und das Objekt räumlich fest fixiert werden.
Wiedergabe
Nach der Entwicklung zeigt die Fotoplatte ein charakteristisches Interferenzmuster. Bestrahlt man nun dieses Hologramm mit einer Punktlichtquelle (Laserstrahl, Halogenspot o.ä.) unter dem gleichem Winkel, unter dem der Referenzstrahl bei der Aufnahme einfiel, so wird diese Punktlichtquelle durch das Interferenzmuster so gebeugt, dass hinter dem Bildträger ein Wellenfeld erzeugt wird, das dem Wellenfeld bei der Aufnahme exakt gleicht. Für das Auge entsteht dabei der Eindruck, dass das Objekt, wie beleuchtet durch den ursprünglichen Gegenstandstrahl, frei im Raum hinter oder vor der Fotoplatte stehen würde. Die gesamte tiefen-räumliche Information über das Motiv wird dabei wieder hergestellt.
Verteilung der Information
Jeder Punkt des abgebildeten Objektes hinterlässt seine „Spuren“ im Wellenmuster des gesamten holografischen Bildträgers. Wenn also ein Hologramm zerteilt wird, kommt bei der Rekonstruktion noch immer das ganze Bild zustande. Das Aufteilen des Hologramms in einzelne Stücke führt lediglich zu einer Verschlechterung der Auflösung des Bildes und zu einer Verringerung des ansehbaren räumlichen Bildwinkels.
Sonstiges
Das erste veröffentlichte Hologramm zeigte einen Spielzeugzug und einen Vogel und wurde 1963 von den amerikanischen Forschern Emmet Leith und Juris Upatnieks von der University of Michigan erzeugt.
Das kleinste Hologramm der Welt konnten kanadische Forscher von einem einzelnen Wasserstoffatom, umgeben von mehreren Sauerstoffatomen, aufnehmen. Mit dieser Methode eröffnet sich ein neues Feld für die Untersuchung von neuen Materialien oder komplexen biologischen Strukturen.
Hologrammtypen
Auflichthologramm
Die Objektwelle wird vom Hologramm in Reflexion erzeugt.
Durchlichthologramm
Beim Durchtritt durch das Hologramm erzeugt die Referenzwelle hinter dem Hologramm die Objektwelle (das Bild). Der Hologramm-Träger muß daher transparent sein.
Weißlichthologramm
Weißlichthologramme sind eine Variante der (normalen) monochromatischen Hologramme. Für ihre Rekonstruktion ist kein Laserlicht notwendig. Ein Tiefengitter (Bragg-Gitter) "wählt" aus dem weißen Licht die "passende" Wellenlänge für die Rekonstruktion des Bildes aus. Solche Hologramme sind jedoch in der Herstellung sehr viel aufwändiger. Deshalb werden sie als Fälschungssicherheit auf Banknoten, Kreditkarten, Idenditätskarten und ähnlichem verwendet.
computergeneriertes Hologramm (CGH)
Für einfache Objektwellen kann mittels Computer für eine bekannte Referenzwelle das Hologramm berechnet werden. Die berechnete Struktur wird dann z.B. mittels Elektronenstrahlbelichter in eine photoempfindliche Schicht geschrieben. Technische Anwendung findet das CGH zum Beispiel bei der interferometrischen Prüfung asphärischer Linsen.