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| Buch: Peter Heiß,
Die neue Holographie-Fibel |
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Um ein Hologramm herstellen
zu können, benötigt man neben dem kohärenten Licht des Lasers auch noch das Filmmaterial,
um die Informationen über das Objekt, das man dreidimensional abbilden möchte,
speichern zu können. Man muss dafür spezielles Holographie-Filmmaterial verwenden,
da dieses ein wesentlich höheres Auflösungsvermögen besitzt als Normalfilm aus
der Fotographie. Dieser kann je nach Art zwischen 200 und 400 Linienpaare pro
Millimeter darstellen. Der Holographiefilm ist in der Lage, bis zu 6000 Paare
von hellen und dunklen Linien abzubilden, was allerdings eine längere Belichtungszeit
erfordert, die dann normalerweise im Sekundenbereich liegt. Diese hohe Auflösung
wird deshalb benötigt, da das durch die Lichtwellen entstehende Interferenzmuster
so unverstellbar fein ist, d.h. die vorhandenen Details zwischen 1µm und 0,1µm
liegen. Um dieses Interferenzmuster zu erzeugen, benötigt man zwei Lichtwellen.
Der Strahlengang
Man muss den Strahlengang
in der Holographie so wählen, dass der eine Lichtstrahl direkt auf den Film trifft
(dieser Strahl wird auch als Referenzstrahl bezeichnet), und der andere Teil das
Objekt so beleuchtet, dass es möglichst viel Licht auf den Film reflektiert. Der
Strahl, der das Objekt beleuchtet wird meistens mit Objektstrahl bezeichnet. Objekt-
und Referenzstrahl müssen bevor sie auf den Film bzw. auf das Objekt fallen mit
einer Linse aufgeweitet werden. Man kann den Strahl auch direkt nach dem Laser
mit nur einer Linse aufweiten.
Überlagerung,
Interferenz und Wellenfronten
 Durch
die Überlagerung beider Wellen auf dem Filmmaterial entsteht durch Interferenz
eine je nach Objekt unterschiedliche hell- dunkel-Verteilung. Bei genauerer Betrachtung
sieht man, dass es sich dabei um ein wirres System von Ringen handelt, sogenannte
Interferenzringe. Nach dem Huygensschen Prinzip sendet jeder Punkt der beleuchteten
Objektoberfläche eine eigene Kugelwelle aus. Die vom Gegenstand zum Film
reflektierte Lichtwelle wird also durch die Form des Objekts mehr oder weniger
stark "verbogen".  Das
heißt, dass sich der Auftreffwinkel der Objektwelle auf den Film von Punkt zu
Punkt ändert. Der Trick bei der Holographie ist nun der, dass sich durch die Überlagerung
mit der Referenzwelle ein Interferenzmuster auf dem Film ausbildet, das alle Informationen
über die Lage und die Phase der Objektwellen enthält. Man sieht das an folgenden
Beispielen (siehe Abbildung 1 und 2). Trifft eine Front der Objektwelle steil
auf den Film auf, so liegen die Interferenzringe nah beieinander. Trifft eine
Objektwellenfront aber flach auf den Film auf, haben die Ringe einen größeren
Abstand zueinander.  Auf
diese Weise wird die Lage eines jeden Punktes des Aufnahmegegenstands auf dem
Film gespeichert. Man spricht hier auch von der "Wellenfronten"-Speicherung.
Nach diesem Prinzip funktionieren alle Transmissionshologramme. Objekt- und Referenzstrahl
müssen hierbei von der gleichen Seite auf den Film fallen. Nachteil der Transmissionshologramme
ist aber, dass zu ihrer Betrachtung ein Laser notwendig ist, der von hinten durch
den Film leuchtet. Daher auch der Name (Laser-) Transmissionshologramm, von lateinisch.
transmittere = durchscheinen/durchlassen.
Reflexionshologramme
Der für den Hobbyholographen
gebräuchlichere Typ dürfte allerdings das Weißlichtreflexionshologramm sein, das,
wie der Name schon sagt, mit normalem Licht z.B. einer Halogenlampe oder direktem
Sonnenlicht betrachtet werden kann. Der Unterschied zum Transmissionshologramm
besteht darin, dass Objekt- und Referenzstrahl von entgegengesetzten Seiten auf
den Film fallen. Dadurch kommt es zu sog. "stehenden Wellen", wodurch
keine Interferenzringe, sondern ein Optisches Gitter ausgebildet wird. Die beiden
Wellen verstärken sich durch ihre entgegengesetzte Richtung nur an ganz bestimmten
Punkten in der Filmschicht. Diese Punkte liegen nicht nur auf einer Ebene, wie
die Interferenzringe, sondern gehen auch noch in die Tiefe des Films, weshalb
dieser eine bestimmte Dicke haben muss. Es gibt also mehrere parallele Schichten
mit geschwärzten Punkten in der photographischen Emulsion, die etwa eine halbe
Lichtwellenlänge voneinander entfernt sind. Im Abstand von einer Schicht zur nächsten
ist nun die Information über die Wellenlänge der Objektwelle und im Aussehen des
gesamten Gitters die objekttypische Wellenfront gespeichert. Bei der Wiedergabe
mit weißem Licht wird jetzt nur eine Wellenlänge verstärkt, nämlich die, die durch
den Schichtabstand bestimmt ist. Alle anderen Wellen schwächen sich gegenseitig
ab. Durch Beugung an den Gitterpunkten wird wieder die ursprüngliche Objektwelle
erzeugt. Das Hologramm sucht sich quasi aus dem weißen Licht, in dem alle Wellenlängen
vorhanden sind, die Wellenlänge heraus, mit der die ursprüngliche Objektwellenfront
wieder rekonstruiert werden kann. | |