als Word XP Dokument - Ihre Homepage bei Arcor
Werbung
Facharbeit aus dem Fach Physik Holographie Vom holographischen Prinzip bis zur Herstellung einfacher Hologramme Verfasser: Peter Niedermeier Kollegstufe: 2001 / 03 Kursleiter: OStR Herr Hörning Abgabetermin: 03. Februar 2003, 12:00 Uhr Egbert – Gymnasium – Münsterschwarzach A. EINLEITUNG -3- B. THEORIE -4- I. 1. 2. 3. II. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. III. 1. 2. 3. 4. 5. HOLOGRAPHISCHES PRINZIP LICHT ALS WELLE FRESNELSCHE ZONENPLATTE VERALLGEMEINERUNG VERSCHIEDENE HOLOGRAMMARTEN TRANSMISSIONSHOLOGRAMME WEIßLICHTREFLEXIONSHOLOGRAMME (DENISJUKHOLOGRAMME) REGENBOGENHOLOGRAMME BILDEBENENHOLOGRAMME MULTIPLEXHOLOGRAMME (M-X-HOLOGRAMME) PRÄGEHOLOGRAMME COMPUTERGENERIERTE HOLOGRAMME ANWENDUNGEN DISPLAYANWENDUNGEN INTERFEROMETRIE HOLOGRAPHISCH-OPTISCHE ELEMENTE DATENSPEICHER AUSBLICK C. PRAXIS – HERSTELLUNGSBESCHREIBUNG EINFACHER HOLOGRAMME -4-4-9- 11 - 12 - 13 - 13 - 15 - 15 - 16 - 17 - 17 - 19 - 19 - 19 - 21 - 21 - 22 - 22 - I. VORAUSSETZUNGEN 1. DUNKELKAMMER 2. TISCH II. DIE AUFNAHMEANORDNUNG FÜR DENISYUKHOLOGRAMME 1. LASER 2. AUFWEITUNGSLINSE 3. FILM 4. OBJEKTHALTER III. AUFNAHMEVORGANG IV. ENTWICKLUNG V. REKONSTRUKTION VI. RESULTAT DER SELBSTHERGESTELLTEN HOLOGRAMME VII. HOLOGRAPHISCH-OPTISCHE ELEMENTE - 23 - 23 - 23 - 24 - 24 - 25 - 26 - 26 - 27 - 28 - 29 - 29 - 30 - D. - 31 - I. II. III. IV. 1. 2. V. ZUSATZ LITERATURVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS VERWENDETE GERÄTE UND CHEMIKALIEN ANLAGE HOLOGRAMME CD ERKLÄRUNG UND BEWERTUNG - 31 - 31 - 32 - 33 - 33 - 33 - 34 - -3- A. Einleitung Die Welt ist alles, was der Fall ist. Ludwig Wittgenstein Der Mensch hat viele Versuche unternommen Illusionen und Täuschungen zu gestalten, um Welten zu schaffen, die eigentlich nicht der Fall sind. Er war auf der Suche nach einer Methode, Objekte aufzuzeichnen und wiederzugeben, so dass eine Kopie dem Original in seiner Perfektion in nichts nachsteht. Dieses Ziel wurde auch bei der Entwicklung der Fotographie verfolgt, später bei der Aufzeichnung von bewegten Bildern. Doch was ihnen fehlte und deshalb jede noch so scharfe Aufnahme als falsch entlarvte, war das Fehlen einer kompletten Dimension. Die dritte Dimension zu knacken, war seitdem die Devise vieler Wissenschaftler und solcher, die es sein wollten. Es wurden viele Versuche unternommen, die erfolgreichsten mit rot-grünen Bildern und Brillen. Diese Technik des stereoskopischen Sehens, das darauf basiert den beiden Augen zwei verschiedene Ansichten eines Objektes zu zeigen, fand ihre Vollendung in den IMAX Kinos, die es auf verblüffende Weise schaffen Dinosaurier und andere Ungeheuer aus ihrer zweidimensionalen Ebene zu befreien. War der Sprung also geschafft? Leider nein! Zum einen war die Perspektive von vornherein festgelegt, zum anderen waren Hilfsmittel notwendig, in diesem Fall eine Spezialbrille, die die dritte Dimension erst möglich machten. Das Ziel war also nur in sichtbare Nähe gerückt. Der nächste Schritt wäre demnach Aufnahmen zu schaffen, die das Betrachten ohne Hilfsmittel und eine freie Perspektive erlauben. Da die Stereoskopie ausgereizt war, musste neu angesetzt werden. Oft werden revolutionäre Entdeckungen als Nebenprodukt oder Zufälle konzentrierter Forschungen gemacht. Auch Dennis Gabor, der 1948 an der Entwicklung zweistufiger Elektronenmikroskope forschte, ahnte kaum, welch große Entdeckung er machte, als er eine Technik erarbeitete, die Informationen des Objektes zwischen den zwei Stufen des Mikroskops fotographisch festzuhalten. Das heißt eigentlich hat er erkannt, was mithilfe dieser Aufnahme möglich war, denn er nannte sie Hologramme (gr. holos = ganz; graphein = schreiben), eine Bezeichnung, die man mit ganzheitliche Aufzeichnung [1; S. 15] übersetzen kann. Ihm war also klar, dass diese Aufnahme alle Informationen enthielt, die visuell zu erfassen waren, somit auch über die dritte Dimension, die Tiefe des Objekts. Diesen Punkt als Geburtsstunde der Holographie zu bezeichnen, ist vielleicht vermessen, da sie bis zu dem, was wir heute darunter verstehen, das Ergebnis eines kontinuierlichen Prozesses war. Gabor ergründete nur nach und nach die Chancen seiner Entdeckung und erhielt so erst 23 Jahre später den Nobelpreis der Physik für die Entdeckung der Holographie [6; Kap. 2]. Laut Duden definiert sie sich als „Technik zur Speicherung und Wiedergabe von Bildern in dreidimensionaler Struktur, die (in zwei zeitlich voneinander getrennten Schritten) durch das kohärente Licht von Laserstrahlen erzeugt werden“ [5; S. 325]. -4Mir, der ich mich mit diesem Thema eingehend befasst habe, erscheint diese Erklärung logisch, da sie aber wahrscheinlich nur von Personen verstanden wird, die sich damit beschäftigt haben, will ich dem interessierten Leser mit dieser Arbeit die Möglichkeit geben, diese Definition ebenso zu verstehen. B. Theorie I. Holographisches Prinzip 1. Licht als Welle Um Photographie zu verstehen, reicht es weitgehend aus, geometrische Optik zu beherrschen, während man für die Holographie eine Stufe tiefer in die Physik des Lichtes eindringen muss. Im Folgenden will ich nun die zwei, für die Holographie, wichtigsten Eigenschaften des Lichtes herausarbeiten. Zunächst einmal ist es nötig, die Vorstellung eines Lichtstrahls, der geradlinig durch den Raum schießt, abzulegen. Um dem Wesen des Lichtes auf die Spur zu kommen gestaltete der engl. Wissenschaftler Thomas Young (1773 – 1829) [6; Kap. 3] folgendes Experiment im Jahre 1807. Durch zwei Lochblenden schuf er zwei parallele Lichtstrahlen, deren beleuchtete Flächen er in einen verdunkelten Raum überlappen ließ. Nach geometrischer Optik müsste die Intensität des Lichtes in dieser gewissermaßen doppelt belichteten Fläche auch doppelt so hoch sein, tatsächlich aber bemerkte er bei genauerer Betrachtung und unter gewissen Umständen ein regelmäßiges Muster aus hellen und dunkeln Streifen. Da es mit der derzeitigen klassischen Physik nicht zu erklären war, musste an einer neuen Theorie für das Licht gearbeitet werden. Eigentlich aber war dieses Experiment nicht der Beginn für eine neue Theorie, sondern lediglich ein Beweis für eine schon fast 120 Jahre alte Hypothese des Christian Huygens(1629 – 1695), der in seiner „Abhandlung über das Licht“ (tractatus de lumini) 1690 dem Licht eine Wellennatur zu Grunde legte [6; Kap.3]. In der Physik werden Wellenphänomene meist durch zwei Effekte gekennzeichnet und bewiesen, zum einen durch Interferenz, zum anderen durch Beugung. a) Interferenz Das von Young beobachtete Streifenmuster war das Resultat der Überlagerung oder Interferenz zweier Wellenfronten. Treffen zwei eindimensionale, parallele Wellen mit entgegen gesetzter Ausbreitungsrichtung und gleicher Wellenlänge aufeinander, ergeben sich unter anderen zwei Extremfälle, die ausreichen, um das Youngsche Experiment zu erklären. Zum einen ist es möglich, dass Wellenberg auf Wellenberg und Wellental auf Wellental trifft, dann entsteht eine Welle mit einem doppelt so hohen Berg und doppelt so tiefem Tal. Das ist nicht weiter verwunderlich, Licht plus Licht ergibt doppelt so viel Licht. -5Dagegen ist der zweite Extremfall schon erstaunlicher. Treffen nämlich Wellenberg auf Wellental und umgekehrt, so löschen sich beide aus, so dass die Lichtintensität an dieser Stelle gleich null ist. Abbildung 1: Interferenz 1 Als nächsten Schritt werden anstatt zweier einzelner Wellen zwei gesamte Wellenfronten überlagert. Auf einem geeigneten Film wird nun die Interferenz einer senkrecht auftreffenden Wellenfront mit einer dazu leicht schrägen aufgezeichnet. In der Abbildung 2, die einen Schnitt durch den Film als Momentaufnahme zeigt, sind Wellentäler gestrichelt gekennzeichnet, Wellenberge durchgezogen. Zum Zeitpunkt der Aufnahme befindet sich der Wellenberg der senkrechten Wellenfront gerade auf der Filmebene, was bedeutet, das dort, wo auch von der schrägen Wellenfront ein Berg ist, ein doppelter Berg entsteht, während sich ein Tal dieser Front mit dem Berg der anderen auslöscht. Anders ausgedrückt, wird das Filmmaterial bei der Verstärkung der Wellen belichtet, an den Stellen der Auslöschung nicht. Auf der Filmebene ist also ein regelmäßiges Muster aus hellen und dunklen Stellen zu sehen, dazwischen verläuft die Schwärzung annäherungsweise sinusförmig, da sich die beiden interferierenden Wellen zwischen den Extremfällen der totalen Auslöschung und Verstärkung nur abschwächen oder leicht verstärken. Der springende Punkt aber liegt in folgender Überlegung: Denkt man sich dieselbe Anordnung nun eine halbe Schwingungsdauer später, so befindet sich auf der Filmebene ein Tal der senkrechten Welle und auch die schräg einfallende Welle hat ihre Berge da, wo zuvor die Täler waren und umgekehrt. In dieser Situation verstärken sich auf der Filmebene die Täler zu tiefen Tälern genau an den Stellen, an denen davor die verstärkten Berge waren, während sich die Wellenfronten an den unbelichteten Punkten wiederum auslöschen. Auch im weiteren Verlauf bleiben die Auslöschungspunkte gleich, dazwischen schwingt die Intensität ähnlich einer stehenden Welle, das Muster kann folglich mit geeignetem Filmmaterial festgehalten werden. Nach der Entwicklung befindet sich demnach auf dem Film ein Streifenmuster, auch optisches Gitter genannt, mit mikroskopisch kleinen -6Abständen zwischen weißen und schwarzen Punkten, die in der Größenordnung der Wellenlänge liegt. Den Abstand zwischen einem Linienpaar bei einem optischen Gitter nennt man auch Gitterkonstante. In der zweiten Skizze ist die gleiche Anordnung gezeigt, allerdings mit kleinerem Winkel zwischen den beiden Wellen. Das daraus resultierende Interferenzmuster weist eine größere Gitterkonstante auf. Abbildung 2: Interferenz zueinander steiler Wellen Abbildung 3: Interferenz zueinander flacher Wellen Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass das bei einer Überlagerung zweier gerader Wellenfronten entstehende Interferenzmuster von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes sowie von den Winkeln der Wellen zueinander und zum Film abhängt. Dass man solche Streifenmuster nicht im Alltag sehen kann, hängt davon ab, dass an das verwendete Licht eine weitere Anforderung gestellt wird, es muss kohärent sein. Mit Kohärenz bezeichnet man die Eigenschaft elektromagnetischer Wellen bei Überlagerung ein konstantes Interferenzmuster bilden zu können. Da dieses Thema sehr kompliziert ist und zum Verständnis des holographischen Prinzips nichts beiträgt, sondern lediglich andeutet, welche Probleme es bei der Umsetzung in die Praxis zu bewältigen galt, will ich nur kurz darauf eingehen. Man unterscheidet generell zwischen zeitlicher und räumlicher Kohärenz. Als räumlich kohärent bezeichnet man einen Lichtstrahl, wenn „die einzelnen Lichtwellen in gleicher Bewegungsrichtung und in ein und derselben Ebene schwingen“ ([6], Kap. 3). Die zweite Forderung an das Licht ist, dass beide Wellenfronten dieselbe Wellenlänge aufweisen müssen, da sonst kein konstantes Muster entstehen würde. Da alle elektromagnetischen Wellen dieselbe Ausbreitungsgeschwindigkeit haben, weisen verschiedene Wellenlängen auch verschiedene Schwingungsdauern auf. Deswegen nennt man Licht zeitlich kohärent, wenn es sich aus nur einer Wellenlänge zusammensetzt, also monochromatisch ist. Zur Kohärenz muss man auch noch hinzufügen, dass es eine absolut kohärente Lichtquelle nicht gibt. Es lassen sich nur Quellen herstellen, die über mehr oder weniger lange -7Entfernungen kohärent sind, die mit Kohärenzlänge bezeichnet wird. Diese Strecke beträgt bei üblichen Glühbirnen nur Bruchteile von Millimetern, bei gewöhnlichen He-Ne-Lasern mehrere Zentimeter. Es existieren aber auch aufwendige und teure Laser mit Kohärenzlängen im Bereich mehrerer Meter. b) Beugung Die zweite charakteristische Eigenschaft von Wellen ist die Beugung. Da Huygens annahm, dass es sich bei Licht um eine Art Wellen handele, erforschte er auch Wellenphänomene im Allgemeinen. Dabei entwickelte er das nach ihm benannte Huygenssche Prinzip über die Ausbreitung des Lichtes. Dieser Theorie nach lässt sich eine beobachtete Wellenfront auch als Summe unendlicher vieler Huygenssche Elementar- oder Sekundärwellen auffassen, die sich von einem Punkt in alle Richtungen ausbreiten. Eine gerade Wellenfront ist demnach das Ergebnis vieler Wellenzentren auf einer Geraden. Umgekehrt kann man also auch durch viele einzelne Wellen eine einheitliche Wellenfront bilden. Das bedeutet, „schaltet“ man alle Wellenzentren einer geraden Wellenfront aus, so erhält man eine einzelne Elementarwelle. In der Praxis heißt das, schickt man eine gerade Wellenfront monochromatischen Lichtes auf einen kleinen Spalt, dann läuft nach dem Spalt nicht eine gerade dünne Wellenfront geradeaus, wie es nach der geometrischen Optik sein sollte, sondern es pflanzt sich eine Sekundärwelle nach der Öffnung in alle Richtungen fort, wie in der Abbildung 4 veranschaulicht. Abbildung 4: Elementarwelle am Einfachspalt Abbildung 5: Elementarwellen am optischen Gitter Auf dem nächsten Bild sieht man die Elementarwellen, die nach einem optischen Gitter entstehen. Nach Huygens lassen sich diese vielen Elementarwellen zu einer gemeinsamen Front vereinigen. Für einen solchen Zusammenschluss zu einer Wellenfront gibt es -8verschiedene Möglichkeiten. Schließt man die Wellenberge eines Taktes zusammen, so entsteht eine Welle, die geradeaus weiter läuft wie die ursprüngliche Welle. Die Einbuchtungen werden immer kleiner, je größer die Entfernung zum Gitter ist. Man bezeichnet diese Front als Intensitätsmaximum nullter Ordnung. Da dieser Zusammenschluss einfach nur geradeaus weiter läuft, braucht er uns nicht weiter zu interessieren. Das ist aber nur eine Möglichkeit. Verbindet man nämlich die Fronten der Elementarwellen immer um einen späteren oder früheren Takt, dann erhält man eine Front die schräg zur ursprünglichen Ausbreitungsrichtung verläuft, wie auf Bild 6 zu sehen, diese wird Maximum erster Ordnung genannt. Neben diesen beiden Maxima gibt es noch weitere, verbindet man z.B. die Welle einer Öffnung mit der Welle dritten Taktes der nächsten Öffnung usw., diese sind für die Holographie jedoch uninteressant, da sie bei den Gitterkonstanten dieser Größenordnung meist nicht existieren oder ihre Intensität zu schwach ist. Abbildung 6: Beugung am optischen Gitter mit kleiner Abbildung 7: Beugung am optischen Gitter mit großer Gitterkonstante Gitterkonstante Verwendet man anstatt dieses Gitters eines mit größerer Gitterkonstante, so findet man die in der nächsten Abbildung gezeigte Situation vor. Der Winkel unter dem das Intensitätsmaximum erster Ordnung zu sehen ist, ist im Vergleich zum anderen Gitter kleiner. Grundsätzlich lässt sich also formulieren, Gitter mit kleinen Gitterkonstanten erzeugen bei Belichtung mit monochromatischen, geraden Wellenfronten Wellen mit steilen Winkeln zur ursprünglichen Bewegungsrichtung, Gitter mir größeren Gitterkonstanten Wellen mit flachen Winkeln. Der entscheidende Punkt ist die Synthese aus den Ergebnissen von Interferenz und Beugung. Das durch die Interferenz zweier flach zueinander verlaufenden Wellen entstehende Gitter, erzeugt durch die Beugung bei der Belichtung wieder eine Welle die im flachen Winkel zur ursprünglichen verläuft. Analog dazu, erzeugt das bei steilen Winkeln -9entstehende Gitter wiederum eine Welle im steilen Winkel, anders formuliert, ist eine gerade Wellenfront durch Interferenz aufgezeichnet und durch Beugung wieder rekonstruiert worden. Ein optisches Gitter stellt sich deswegen als sehr einfaches Hologramm dar. 2. Fresnelsche Zonenplatte Der nächste Schritt zur Abbildung komplexer Objekte ist die Aufzeichnung und Wiedergabe eines einzelnen Punktes. a) Aufnahme Zur Vereinfachung überlagert man eine wieder senkrecht zur Filmplatte auftreffende Wellenfront jetzt mit einer Elementarwelle. Eine solche Kugelwelle geht von einem sehr kleinen Punkt aus, dieser wird als Objekt aufgezeichnet. Seine Welle wird Objektwelle genannt. Im Prinzip wird nur die Phasendifferenz dieser Objektwelle zur zweiten Wellenfront aufgezeichnet, weswegen man die senkrecht auftreffende Referenzwelle nennt. In Abbildung 8 ist eine solche Situatuation als Schnitt durch die Filmebene dargestellt. Im Moment der Darstellung trifft gerade ein Berg der Referenzwelle auf den Film, von der Objektwelle befindet sich in der Mitte des Films gerade ein Tal. Dort löschen sich beide Wellen also aus. Es entsteht ein breites unbelichtetes Feld. Zu den Rändern hin zeigen sich abwechselnd schwarze und weiße Punkte, deren Abstände immer kleiner werden, da der Winkel zwischen Objekt- und Referenzwelle immer größer wird. Der Film als Ganzes zeigt demnach ein System konzentrischer Kreise, deren Radien nach außen immer geringer wachsen, wie in Skizze 8 gezeigt. Abbildung 8: Fresnelsche Zonenplatte b) Rekonstruktion Beleuchtet man diesen Film nach der Entwicklung wieder mit einer geraden Wellenfront, ähnlich der Referenzwelle, so entsteht an jeder unbelichteten Stelle eine Huygenssche Sekundärwelle. Die einhüllende Wellenfront der einzelnen Elementarwellen wird so gewählt, dass von der Mitte aus zu den Seiten jeweils die Welle eines früheren Taktes verwendet wird. In Skizze 9 ist eine solche Einhüllende eingezeichnet, andere unrelevante Wellen sind - 10 nicht gezeigt. Diese Wellenfront bildet einen Halbkreis, der sich in einem bestimmten Punkt hinter der Filmebene zusammenzieht und sich von da aus wieder öffnet. Von diesem Punkt aus entsteht also wieder eine Kugelwelle genau wie die, die bei der Aufzeichnung verwendet wurde. Abbildung 9: Fresnelsche Zonenplatte, reeller Bildpunkt Insgesamt ist also das Hologramm eines Punktes angefertigt worden, denn aus jeder Richtung sieht man den Punkt an derselben Stelle. Das dem Hologramm eines Punktes zugehörige Interferenzmuster, wie in Bild gezeigt, ist dem französischen Physiker Augustin Jean Fresnel (1788 – 1824) [5; Kap. 4] zu Ehren Fresnelsche Zonenplatte benannt worden, der Anfang des 19. Jahrhunderts mehrere Experimente zur genaueren Bestimmung des Wesen des Lichtes durchführte. Wie auch bei der Interferenz zweier ebener Wellenfronten, so ist auch diese Einhüllende nur eine Möglichkeit, die Elementarwellen zusammenzuschließen. Ein anderer sinnvoller Zusammenschluss wäre der, von der Mitte aus zur Seite jeweils die Fronten eines späteren Taktes zu wählen. Es würde sich eine Kugelwellenfront bilden, ähnlich der vorher besprochenen, mit dem Unterschied, dass der virtuelle Punkt einmal vor, einmal hinter der Filmebene scheint. - 11 - Abbildung 10: Fresnelsche Zonenplatte, virtueller Bildpunkt Bei der im nächsten Kapitel folgenden Besprechung von Hologrammen komplexer Objekte wird dieser Effekt noch eingehender geklärt, wichtig ist jetzt nur zu wissen, dass zwei mögliche Rekonstruktionen des Objektes existieren. 3. Verallgemeinerung Der Sprung vom einzelnen Punkt zu jedem beliebigen noch so komplexen Objekt ist klein, wenn man sich klar macht, dass man die vom einem Objekt ausgehende Wellenfront nach Huygens auch als unendlich viele Elementarwellen auffassen kann, die jede für sich mit der Referenzwelle eine Fresnelsche Zonenplatte erzeugen. Auf dem Film ist also ein Gewirr aus konzentrischen Kreisen zu finden, die sich zwar überschneiden und überlagern, sich aber gegenseitig bei der Belichtung in ihrer Funktion und Auswirkung auf die Wellenfront nicht stören. Abbildung 11 lässt nur ansatzweise erahnen, was für ein Chaos auf der Filmplatte entsteht, zumal sich die Kreise zum Teil gegenseitig auslöschen, was auf der Skizze nicht berücksichtigt worden ist, so dass sich auf dem Hologramm eines komplexen Objektes keine Kreise, sondern höchstens kleine Kreisfragmente finden lassen. Abbildung 11: Überlagerung mehrere Fresnelscher Zonenplatten - 12 - Bei der Besprechung der Fresnelschen Zonenplatte ist erwähnt worden, dass zwei Möglichkeiten für eine einhüllende Wellenfront existieren, die ein holographisches Abbild des Objektes erzeugen, die sich ähnlich einem Bild zu seinem Spiegelbild verhalten. Das kann man sich leicht klar machen, wenn man sich das Hologramm zweier hintereinander liegender Punkte vorstellt, also die Überlagerung zweier Fresnelscher Zonenplatten. Wie bei dieser wird jeweils eine Kugelwellenfront gebildet, die sich nach dem Film in einem Punkt bündelt und von da aus wieder aufweitet und eine die sich direkt von der Filmebene an aufweitet. Letztere haben ihren virtuellen Ausgangspunkt hinter dem Hologramm. Der Betrachter sieht Punkt h (Punkt im Hintergrund) hinter Punkt v (Punkt im Vordergrund). Abbildung 12: Virtuelle und reelle Bildpunkte Bei komplexen Hologrammen nennt man das entsprechende Bild hinter der Filmebene virtuelles Bild, da es scheint, als würde das Licht von Punkten hinter der Filmebene ausgehen. In der Skizze befindet sich das virtuelle Bild von Punkt v vor dem des Punktes h, der Hintergrund ist also hinter dem Vordergrund, wie es sich gehört, man nennt es deswegen auch orthoskopisch (gr. orthos = richtig, skopein = schauen, sehen). Das Bild auf der dem Betrachter zugewandten Seite heißt reelles Bild, da die Wellen wirklich von dem Punkt ausgehen, wo das Objekt zu sehen ist. Im reellen Bild ist der Vordergrund hinter dem Hintergrund, deswegen erscheint als unecht, da alle Wölbungen im Objekt zu Vertiefungen werden und umgekehrt. Es wird deswegen auch als pseudoskopisches (gr. pseudo = falsch, skopein = sehen, schauen) Bild bezeichnet. II. Verschiedene Hologrammarten Durch verschiedene Aufnahmeanordnungen, Belichtungsmöglichkeiten und Kombinationen anderer optischer Techniken lassen sich in Wirkung und Anwendungsbereichen verschiedene Hologrammarten herstellen. Die im Folgenden erläuterten Typen sollen nur eine Auswahl der wichtigsten und häufigsten Displayhologramme sein und sind nicht als vollständige Auflistung anzusehen. - 13 1. Transmissionshologramme Stellt man Hologramme so her, wie in den vorhergegangenen Kapiteln theoretisch besprochen, so nennt man sie Transmissionshologramme. Kennzeichen der Aufnahmenordnung für diese Hologrammart ist, dass Referenz- und Objektstrahl den Film von der gleichen Seite belichten. Die Informationen werden in Form eines optischen Gitters gespeichert, das das einfallende Licht so beeinflusst, das die gebeugte Wellenfront mit der ursprünglichen, zur Aufnahme verwendeten, Objektwellefront identisch ist. Um das Bild zu rekonstruieren, steht das Hologramm zwischen Lichtquelle und Beobachter, das Licht geht also durch den Film, daher auch der Name (lat.: transmittere = durchgehen). Der Winkel, unter dem man das Bild sieht, hängt wesentlich von der Aufnahmeanordnung und der Wellenlänge des zur Rekonstruktion verwendeten Lichtes ab. Generell gilt, je größer die Wellenlänge, desto kleiner der Winkel. Zur Wiedergabe benötigt man deshalb eine Lichtquelle die monochromatisches Licht aussendet, da sich sonst die Bilder der verschiedenen Wellenlängen überlagern und es zu keinem oder nur unscharfen Bild kommt. Die aufwendige Rekonstruktion bedingt es, dass Transmissionshologramme nur selten in Galerien oder in privatem Bereich zu sehen sind. Trotzdem finden sie noch große Verwendung in Technik, Forschung und speziell zur Herstellung einiger anderer Hologrammarten. Da es sehr viele Möglichkeiten gibt die optischen Geräte bei der Aufnahme eines Transmissionshologramms anzuordnen, ist die dargestellte Variante nur eine davon. Auch weitere gezeigte Anordnungen sind unter diesem Gesichtspunkt zu betrachten. Abbildung 13: Mögliche Anordnung für Transmissionshologramme 2. Weißlichtreflexionshologramme (Denisjukhologramme) Im Gegensatz zu den Transmissionshologrammen kommen Weißlichtreflexions- hologramme, wie der Name schon sagt, ohne spezielle Beleuchtung aus. Möglich ist eine - 14 Rekonstruktion mit jeder Glühbirne, um aber scharfe lichtstarke Bilder zu sehen, hat sich ein heller Halogenspot als geeignet herausgestellt. Es gilt, je ausgedehnter die Lichtquelle, desto unschärfer das Bild, da jeder Lichtpunkt bzw. jede Elementarwelle ihr eigenes Bild erzeugt, die sich gegenseitig überlagern, und das Objekt nur verschwommen wahrzunehmen ist. Um aber zu verstehen, warum hier die Verwendung von Weißlicht zur Betrachtung möglich ist, muss man sich der Aufnahmeanordnung im Klaren sein. Der sowjetische Physiker Juri N. Denisyuk stellte zwischen 1961 und 1963 [3; S. 65] als erster Hologramme her, indem er Objekt- und Referenzstrahl von verschiedenen Seiten auf den Film fallen ließ. Abbildung 14: Mögliche Anordnung für Weißlichtreflexionshologramme Im Vergleich zu Transmissionshologrammen entsteht in der lichtempfindlichen Schicht eine stehende Welle. Die Informationen werden in hintereinander liegenden Schichten im Abstand einer halben Wellenlänge gespeichert, so dass bei der Belichtung nur die Wellen beeinflusst werden, deren Wellenlänge mit der ursprünglichen, aufgenommenen Objektwellenlänge, also mit der Wellenlänge des Lasers übereinstimmen. Damit sich eine stehende Welle innerhalb der Photoschicht bilden kann, muss diese eine gewisse Dicke aufweisen, weswegen man Weißlichthologramme auch zu den Volumenhologrammen rechnet. Weil die Rekonstruktion dieser Hologramme wesentlich unkomplizierter ist als die der Transmissionshologramme, haben sie sich in Galerien und in privaten Anwendungen durchgesetzt. - 15 3. Regenbogenhologramme Eine erweiterte bzw. eigentlich reduzierte Form der Transmissionsholographie sind die Regenbogenhologramme. Wie der Name schon sagt, zeigt sich das Bild in allen Farben des Regenbogens, je nach Beobachtungsrichtung. Eine weiteres Kennzeichen ist, dass das Objekt keine vertikale Parallaxe zu haben schein. Das heißt, wird die Perspektive von oben nach unten geändert, „kippt“ [1; S. 97] das holographische Abbild mit. Es ändert dabei lediglich seine Farbe. Der Grund dafür ist, dass eigentlich kein Objekt holographiert wird, sondern das Bild eines Transmissionshologramms, das man Masterhologramm nennt. Jeder Punkt auf dem Hologramm entsteht als Überlagerung aller Elementarwellen vom Objekt, er trägt also die gesamten Informationen über das Objekt, die aus seiner Sicht zu erfassen sind. Eine waagrechte Linie enthält demnach alle Bilder über das Objekt, die bei einer horizontalen Bewegung zu sehen sind. Bei der Aufnahme von Regenbogenhologrammen wird nur eine waagrechte Linie beleuchtet. Es entsteht als Bild das gesamte Objekt, nur die Perspektive ist auf horizontale Bewegung eingeschränkt und genau dieses Bild wird auf dem sog. Transferhologramm aufgenommen. Das erklärt also das Fehlen der vertikalen Parallaxe. Das Beleuchten mit Weißlicht entspricht der Beleuchtung mit allen sichtbaren Wellenlängen. Im Gegensatz zu den Weißlichthologrammen, bei denen die verwendete Wellenlänge gespeichert wird, erzeugt jede Farbe bei den Regenbogenhologrammen ihr eigenes Bild. Die Winkel der ersten Intensitätsmaxima der Bilder von den verschiedenen Farben sind nach Bragg nur von den Gitterkonstanten und Wellenlängen abhängig, da die Gitterkonstanten für alle Farben gleich sind, also nur von der Wellenlänge. Es gilt, je größer die Wellenlänge, desto größer der Winkel, unter dem das entsprechende Bild zu sehen ist. Da die Augen eines Menschen gewöhnlich horizontal nebeneinander angeordnet sind, hat das Fehlen der vertikalen Parallaxe keinen Einfluss auf den dreidimensionalen Eindruck des Bildes. Erstmals wurden Regenbogenhologramme 1969 vom Physiker S. Benton hergestellt. 4. Bildebenenhologramme Anstatt nur eine Linie eines Masterhologramms aufzunehmen, kann man auch das gesamte Hologramm kopieren. Es erscheint nicht sinnvoll eine Kopie einer Kopie herzustellen, dieses Verfahren öffnet jedoch Wege, die mit realen Objekten nicht zu gehen sind. Bei normalen Weißlichtreflexions- oder Lasertransmissionshologrammen beobachtet man für gewöhnlich das virtuelle Bild, das immer hinter der Filmebene zu schweben scheint. Das reelle Bild ist vor der Filmebene, eignet sich aber nicht zum Betrachten, da der dreidimensionale Effekt durch vertauschten Hinter- und Vordergrund wieder zerstört wird (siehe Abbildung 12). Um diesen „Fehler“ des Bildes zu beheben, macht man sich bei den Bildebenenhologrammen zunutze, dass das pseudoskopische Hologramm eines pseudoskopischen Bildes wieder ein orthoskopisches Abbild erzeugt. Für die Annordnung bedeutet das, der Film wird durch das reelle Bild eines Mastertransmissionshologramms - 16 belichtet, und bei der Rekonstruktion wird das eigentlich pseudoskopische Bild betrachtet, das jetzt je nach Annordnung ganz oder zum Teil vor der Filmebene zu schweben scheint. 5. Multiplexhologramme (M-X-Hologramme) Die wohl erstaunlichste Anwendung des holographischen Prinzips unter den Displayhologrammen sind Multiplexhologramme, auch Stereo- oder Integramme, die um 1970 von Lloyd Cross [3; S. 143] entwickelt wurden. Das Außergewöhnliche dieser Hologrammart ist, dass neben den drei Raumdimensionen als vierte Dimension noch die Zeit aufgenommen werden kann. Realisiert wird das durch eine Kombination aus Film, Stereoskopie und Holographie. Als Grundlage dient ein kurzer, normaler Videofilm bei dem sich die Kamera um ein Objekt, z.B. einen Mensch, der mit seinem Arm winkt, bewegt. Nach der Entwicklung des Filmes, wird von jedem einzelnen seiner Bilder ein schmales zwei Millimeter breites Hologramm angefertigt. Diese einzelnen Hologramme werden dann aneinander befestigt. Aus einem zehn Sekunden Film wird so ein 50 cm großes Hologramm, das alle Informationen des Films enthält, aber immer noch zweidimensional ist. Die dritte Dimension wird hier durch Stereoskopie sichtbar. Indem man das Hologramm auf einem Halbzylinder befestigt, sehen die beiden Augen zwei verschiedene Bilder. Dadurch dass sich die Kamera bei der Aufnahme des Filmes um das Objekt bewegt hat, ist das Bild des rechten Auges aus einem anderen Winkel als das des linken. Das Gehirn setzt aus diesen beiden Bildern dann die Dreidimensionalität des Objektes zusammen. Abbildung 15: M-X-Hologramm Bewegt sich der Betrachter nun um das Integramm, so kann er den zeitlichen Verlauf des Objektes beobachten, in diesem Beispiel wie die Person winkt. - 17 6. Prägehologramme Prägeholographie ist die wohl verbreiteteste Form holographischer Anwendung. Da sie in der Herstellung kompliziert, durch die meistens großen Stückzahlen jedoch billig sind, eignen sie sich gut als Sicherheitsmerkmal auf Geldscheinen, Kreditkarten und ähnlichem, um sie vor Fälschungen zu schützen. Anstatt die holographische Information in Form eines Schwarz-Weiß - Musters zu speichern, ist es auch möglich, sie als plastisches Relief auf einem spiegelnden Material aufzubringen. Die Beugungseigenschaften bleiben dabei erhalten. Ist es möglich dieses Relief auf einen Stempel zu übertragen, steht der Massenproduktion nichts mehr im Wege. Entwickelt wurden erste Prägehologramme zwar schon um 1980, die Masse der Öffentlichkeit kam jedoch erst im März 1984 mit dieser neuen Form der Holographie in Berührung, als auf dem Titelblatt des Magazins „National Geographic“ ein solches Hologramm zu sehen war [1; S. 105]. Die Herstellung erfolgt in folgenden Schritten. Grundlage ist ein Weißlichtreflexionshologramm, dessen lichtempfindliche Schicht ein spezieller Fotolack ist, der Belichtung durch chemische Veränderungen speichert. Durch verschiedene Bleichverfahren wird dann der unbelichtete Anteil weggewaschen, so dass die Information als Relief gespeichert wird. Indem man dieses galvanisiert, ist es möglich, daraus einen Metallstempel zu produzieren. Das Relief lässt sich dann tausendfach auf eine mit Kunststoff beschichtete Aluminiumfolie übertragen. Während der Kunststoff die Information beinhaltet, dient das Aluminium als Träger- und Spiegelmaterial, so dass das Hologramm später in Reflexion betrachtet werden kann. Abbildung 16: Massenproduktion von Prägehologrammen © by topac GmbH 7. Computergenerierte Hologramme Ob ein Punkt auf einer Fresnelschen Zonenplatte schwarz, weiß oder grau ist, lässt sich leicht nachvollziehen, wenn man von der Phase der Objektwelle die der Referenzwelle an - 18 dieser Stelle abzieht. Der Grad der Schwärzung entspricht näherungsweise dem Betrag dieses Wertes. Für jeden Punkt eines Hologramms diese Berechnung durchzuführen ist aufwendig, aber machbar, lässt man sich von einem Computer unterstützen. Dieser braucht als Angaben nur die Entfernung des Punktes von der Filmebene und die Wellenlänge des Lichtes, das zur Simulation verwendet werden soll. Will man also das Interferenzmuster eines komplexeren Objektes vom Computer errechnen lassen, muss man ihn prinzipiell nur mit diesen Daten füttern und mehr oder weniger Zeit zur Verfügung stellen. Und das ist auch das Hauptproblem bei der Entwicklung computergenerierter Interferenzmuster. Für jeden Punkt des Hologramms muss die Summe der Objektwellen jeden Punktes des Objektes von der Referenzwelle subtrahiert und diesem dann ein Wert zwischen Schwarz und Weiß zugeordnet werden. Geeignete Programme zu diesem Zweck wurden schon 1967 vom Physiker A.W. Lohmann entwickelt [1; S. 122]. Die damalige Computertechnik erlaubte nur sehr einfache Objekte wie zweidimensionale Buchstaben und Schriftzüge. Auch heutige Rechner brauchen für die Berechnung des Interferenzmusters komplexer dreidimensionaler Objekte noch eine erhebliche Zeitspanne. Das so gewonnene Muster wird auf dem Monitor angezeigt. Natürlich kann dieses keine Lichtwellen beugen, aber durch einfaches Abfotografieren kann es auf funktionsfähige Größe gebracht werden. Mit speziellen Druckern ist es sogar möglich das Hologramm direkt auszudrucken. Es können also Hologramme von Objekten erstellt werden, die es nie gab, oder von solchen, die es nicht geben kann. Das senkt die Produktionskosten, da das Arbeiten mit teuren und aufwendigen optischen Geräten entfällt, hebt die Qualität der Hologramme, da keine Störungen des Musters anfallen und außerdem kann das Muster reproduziert werden. Alles in allem werden derzeit trotzdem nur wenige Hologramme am Computer generiert, da neben der eigentlichen Berechnung noch ein aufwendiges Verfahren notwendig ist, das Objekt als dreidimensionales Punktraster in den Rechner einzugeben. Für die Entwicklung holographischer – optischer Elemente (Siehe B. III. 3.) allerdings werden sie oft eingesetzt, da es nicht immer Prismen und optische Geräte gibt, mit denen man HOE mit den gewünschte Eigenschaften erzeugen kann. Abbildung 17: Computergeneriertes Interferenzmuster des Schriftzuges „Laser“ mit Rekonstruktion - 19 III. Anwendungen 1. Displayanwendungen Unter Displayhologrammen versteht man alle Aufnahmen, die nur zum Zweck der Betrachtung gemacht werden. Diese Richtung der Holographie schließt aber nicht nur Filme ein, die in Galerien oder im Wohnzimmer an der Wand hängen, sondern auch die, die im Auftrag der Forschung erstellt werden. So werden des Öfteren Aufnahmen von archäologischen Artefakten angefertigt, um so an mehreren Orten auf der Welt an der Entschlüsselung der Schriften zu arbeiten, ohne Defizite bei der Qualität in Kauf zu nehmen, wie es bei Fotografien der Fall wäre, oder das Original zu verwenden, was hohe Sicherheitsvorkehrungen erfordern würde, um die meist empfindlichen Objekte nicht weiter zerfallen zu lassen. 2. Interferometrie Eine der wichtigsten, wenn nicht die wichtigste Anwendung des holographischen Prinzips derzeit ist das räumliche Messen kleinster Veränderung, Schwingungen und Bewegungen, das auch nach seiner Arbeitsweise benannt wurde. Interferometrie (engl. to interfere = sich überlagern; gr. ??? = messen) heißt wörtlich übersetzt, das Messen mithilfe Überlagerung von Wellen, in unserem Fall mithilfe Überlagerung von elektromagnetischer Schwingungen im sichtbaren Bereich. Dabei unterscheidet man im Wesentlichen zwischen drei Vorgehensweisen und Anwendungsbereichen. a) Das Zeitmittelungsverfahren Beim Zeitmittelungsverfahren wird genau der Effekt ausgenutzt, der bei Displayholographie so unerwünscht ist, nämlich, dass die Punkte des Objektes, die sich während der Aufnahme bewegen, nicht aufgezeichnet werden. Es eignet sich besonders gut für schwingende Objekte. Auf dem Hologramm, das bei der Interferometrie Interferogramm genannt wird, sind demnach die Punkte des Objektes hell, die in Ruhe sind, während die bewegten Punkte als dunkle Flecke zu sehen sind. Auf Abbildung 18 sieht man zwischen den ruhenden Knotenpunkten dieser stehenden Welle weitere hellere Linien. Diese kommen folgendermaßen zu Stande: Eigentlich wird ein Punkt dann nicht aufgezeichnet, wenn die ankommende Phase an der Filmebene nicht gleich ist. Bewegt sich der Punkt um genau eine Wellenlänge nach vorne oder hinten, kommt an der Filmebene dieselbe Phase an wie davor. Während der Bewegung trifft jedoch eine andere Phase an der Filmebene an. Weil der Punkt sich aber in der maximalen Auslenkung am längsten aufhält, wird der Punkt zwar dargestellt, die Intensität gegenüber den Knotenpunkten aber ist deutlich geringer. Über diese hellen Linien kann man deswegen auch die Schwingungsamplitude des vermessenen Objektes abschätzen, jede Linie weiter schwingt der Punkt eine halbe Wellenlänge mehr. - 20 - Abbildung 18: Interferogramm einer schwingenden Bremsscheibe b) Doppelbelichtungsverfahren Im Gegensatz zum Zeitmittelungsverfahren, bei dem die Bewegung des Objektes während des Belichtungszeitraums stattfindet, wird beim Doppelbelichtungsverfahren das Hologramm vor einer Bewegung mit dem nach der Bewegung überlagert. Gleich ist, dass die Stellen, die sich nicht oder um eine Wellenlänge bewegt haben, hell sind, die Bereiche mit Bewegungen dazwischen sind nicht zu sehen. Wie beim Zeitmittelungsverfahren ist außerdem, dass man die Linien wie Höhenlinien einer Landkarte auffassen kann, uns so Rückschlüsse auf die Höhe der Bewegung durchführen kann. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Objekte, die keine periodische Schwingungen aufweisen. Abbildung 19: Doppelbelichtungshologramm eines belasteten Getriebegehäuses c) Echtzeitverfahren Die beiden Wellen, die beim Doppelbelichtungsverfahren verglichen werden, müssen nicht beide holographisch festgehalten werden. Beim Echtzeitverfahren vergleicht man eine holographisch festgehaltene Welle mit der Welle, die in Echtzeit vom Objekt kommt. Dazu wird das Objekt unbelastet aufgenommen und nach der Entwicklung in die Aufnahmeanordnung zurückgestellt. Bei der Belichtung des Objekt in derselben Weise wie - 21 bei der Aufnahme kann man das Objekt analog zum Doppellichtungsverfahren nur dort sehen, wo es sich nicht oder um das Vielfache der Wellenlänge bewegt hat. 3. Holographisch-optische Elemente Mit holographisch-optische Elemente, abgekürzt HOE, bezeichnet man optische Geräte, die das Erscheinen von Licht in einer genau vorherbestimmten und definierten Weise verändern. Der einfachste Vertreter dieser Gattung ist ein optisches Gitter. Monochromatisches Licht wird je nach Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln gebeugt (siehe Beugung). Bei bekannter Gitterkonstante lässt sich durch einen Versuch mit einem optischen Gitter beispielsweise die Wellenlänge des verwendeten Lichtes berechnen. Durch Beleuchtung mit Licht verschiedener Wellenlängen wird dieses im Maximum erster Ordnung in seine Spektralfarben zerlegt, und es lassen sich qualitative Aussagen über die Bestandteile des Lichtes machen. Ähnliche Wirkungen auf Licht weist auch ein einfaches Dreiecksprisma auf. Eine andere einfache Form von HOE ist die Fresnelsche Zonenplatte. Beleuchtet man sie mit monochromatischem Licht, so wird dieses einerseits in einem Punkt hinter dem Hologramm gebündelt, wie durch eine Sammellinse, andererseits auch gestreut, ähnlich einer Streulinse. Demnach ist eine Fresnelsche Zonenplatte also eine Streu- und Sammellinse in einem, was konventionell nur durch aufwendige Prismenkombinationen möglich wäre. Der Vorteil einer solchen Linse liegt demgemäß nicht nur in der Möglichkeit der billigen Massenanfertigung, Realisierbarkeit von kleinen Brennweiten und dem geringeren Platzbedarf, sondern auch in einer gewissen Exklusivität, die mit klassischen Mitteln nicht zu erreichen ist. Verwendung finden HOE in sehr vielen Bereichen, als Beispiel des Alltags sind hier moderne Kassenscanner zu nennen, in denen HOE dafür sorgen, dass die Barcodes aus allen Lagen gelesen werden können. Durch Doppelbelichtung ist es möglich verschiedene Eigenschaften zu kombinieren. Daraus wird ersichtlich, dass an dieser Stelle nur die einfachsten HOE erwähnt werden können. 4. Datenspeicher Vereinfacht ausgedrückt ist das Wesen eines Hologramms ein Muster aus schwarzen und weisen Punkten, deren Lage genau festgelegt ist. Dieses kann man als binären Code betrachten, dessen Informationen über das Objekt unter bestimmten Bedingungen sichtbar gemacht, also entschlüsselt werden. Natürlich ist es auch möglich auf einer Filmplatte ein Muster zu legen, das kein sichtbares Bild liefert, das aber trotzdem sinnvolle Daten ergibt, die man aus dem Hologramm auch wieder auslesen kann. Anders gesagt, es ist möglich ein Hologramm als Datenspeicher für digitale Informationen zu verwenden, die ja in Computern derzeit ebenso als binärer Code gespeichert werden. Der Vorteil liegt in der außerordentlich hohen Datendichte im Vergleich zu konventionellen optischen oder magnetischen Medien, wie CD-ROMs, DVDs, HDDs oder DATs. Die Informationen einer CD z.B. können auf der Fläche eines quadratischen Hologramms der Kantenlänge von etwa 15 mm untergebracht werden. Diese Datendichte erscheint dennoch gering, wenn man berücksichtigt, dass es durch Holographie möglich ist, nicht nur auf - 22 zweidimensionale Flächen, sondern in dreidimensionalen geeigneten Materialien zu speichern. Spezielle Kristalle, wie z.B. Lithium-Niobat, ändern durch starke Belichtung ihre Mikrostruktur, so dass ein binärer Code aufgezeichnet werden kann. Theoretisch sind bei einer Auflösung von etwa 1000 Linienpaaren so Datendichten von 116 Gigabyte pro Kubikzentimeter möglich, zum Vergleich, heutige DVDs bringen es auf 0,6 GB/cm3. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Kristalle durch Erwärmung oder gleichmäßige Belichtung wieder in den Normalzustand zurückversetzt werden können und die Daten auf diese Weise gelöscht werden können. Allerdings ist diese Technik nicht nur von großen Vorzügen geprägt, fast genauso groß sind die noch zu überwindenden Schwierigkeiten. Zum einen ist die Herstellung genügend reiner Kristalle eine schwierige Aufgabe, zum anderen ist das Speichern und Auslesen eine sehr komplizierte Angelegenheit, die den Forschern noch viel zu denken geben wird, und es wird noch ein Weile dauern, bis wir Kristallwürfel in den PC schieben. 5. Ausblick Die großen Möglichkeiten die durch das holographische Prinzip eröffnet werden, verwischen die Grenze zwischen Science und Science Fiction. Geschürt von phantastischen Träumereien von Regisseuren und Filmemachern werden zum Teil Erwartungen in die moderne Wissenschaft gesteckt, die unter keinen Umständen mit der Realität vereinbar sind. Ab und zu jedoch gibt es Entdeckungen und neue Entwicklungen, die einem Drehbuch entsprungen sein könnten. So wird aus dem Bereich der Holographie noch einiges zu erwarten sein, wie nichtoptische Holographie, weitere Messtechniken und holographisches Film und Fernsehen. Werden die zwei großen Hürden der Übertragung der immensen Datenmenge und Auflösungen im Nanometerbereich genommen, dann dauert es nicht mehr lange, bis wir uns im heimischen Wohnzimmer zwischen den Zähnen eines T-Rex glauben. Wir können also sehr gespannt auf Entwicklungen aus dieser Ecke warten. C. Praxis – Herstellungsbeschreibung einfacher Hologramme So erstaunlich das noch Kommende ist, so verblüfft sind Menschen beim erstmaligen Betrachten „einfacher“ Displayhologramme. Beim Durchlesen der vorhergegangenen Kapitel entsteht leicht der Eindruck, dass diese herzustellen nur mit aufwendigen und teuren Geräten und Techniken möglich ist. Dass man aber auch mit begrenzten finanziellen Mitteln erstaunliche Effekte herstellen kann, will ich im Folgenden zeigen. Die wohl am besten geeignete Hologrammart stellen Denisyukhologramme dar. Durch die einfache und wenig schwingungsanfällige Aufnahmeanordnung, Verwendung weniger optischer Geräte sowie die unkomplizierte Rekonstruktion sind sie für den Hobbygebrauch prädestiniert. - 23 I. Voraussetzungen 1. Dunkelkammer Die erste Vorraussetzung, Hologramme herzustellen, ist eine der offensichtlichsten. Die Aufnahme und Entwicklung muss natürlich unter dem Ausschluss jeglichen Störlichtes geschehen. Der Raum muss völlig abdunkelbar sein, so dass nur Interferenzen der gewünschten Wellenfronten entstehen können. Um aber trotzdem nicht blind arbeiten zu müssen, gibt es, ähnlich dem Rotlicht bei photographischen Dunkelkammern auch für die Holographie eine Hilfe. Das für den Gebrauch von He-Ne-Lasern hergestellte Filmmaterial hat bei Licht der Wellenlänge um 630 nm seine größte Empfindlichkeit und ist für grünes Licht nicht empfänglich. Durch Grünfilter kann man also jede Glühbirne für die Dunkelkammerbeleuchtung verwenden. Dazu kann man entweder eine grüne Klarsichtfolie sorgfältig um eine Birne mit möglichst geringer Leistung wickeln, oder sich spezielle Grünfilter kaufen, die man im Photographiefachhandel erhält, da es auch Photofilme gibt, die für grünes Licht desensibilisiert sind. Nun ist das aber nicht die einzige Forderung an den Aufnahmeraum. Da die Interferenzmuster über den gesamten Belichtungszeitraum gleich bleiben müssen, müssen Vibrationen und Schwingungen so weit wie möglich ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund eignen sich Kellerräume besonders gut. Falls keiner zur Verfügung steht, muss man auf die ruhigen Zeiten des Tages ausweichen und mehr Aufmerksamkeit bei der Herstellung des Aufnahmetisches aufbringen, der anschließend besprochen wird. Als dritter Aspekt für die Auswahl des Raumes ist ein Wasserzu- und -abfluss nicht unerheblich, da auch die Entwicklung in der Dunkelkammer ausgeführt werden muss. 2. Tisch Der größte „Feind“ gelungener Hologramme ist die Bewegung einer optischen Komponente. Man muss die gesamte Anordnung deswegen von den Schwingungen der Örtlichkeiten, wie von vorbeifahrenden Autos, Schallwellen und ähnlichem isolieren. In professionellen Aufnahmestudios werden dazu tonnenschwere pneumatisch gedämpfte Tischkonstruktionen verwendet. Das Prinzip solcher Tische beruht auf der Trägheit großer Massen, die auf leicht verformbaren Elemente liegen. Schwingungen des Untergrunds werden durch die Verformung dieser kompensiert, und nicht auf die Aufnahmeanordnung übertragen. Auf derselben Grundlage setzt die nachfolgende, billigere Variation an, die sich schon bei vielen Hobbyholographen bewährt hat und die auch ich verwendete. Auf zwei halb aufgepumpte Autoschläuche wird eine stabile Holzplatte gelegt, und darauf dann ein möglichst großes Gewicht, in meinem Fall zwei jeweils 65kg schwere Stallplatten. Damit die Gerätschaft guten Halt hat, wird sie auf Reiter einer optischen Bank montiert, die außerdem eine In-line-Anordnung gut ermöglicht. Da in professionellen Studios nur selten derart einfache Aufbauten verwendet werden, bieten sich anstatt einer optischen Bank Halterungen mit magnetischen Füßen an. - 24 II. Die Aufnahmeanordnung für Denisyukhologramme Abbildung 20: Anordnung für Aufnahme von Denisyukhologramme 1. Laser Die wichtigste Komponente der Aufnahmeanordnung ist die Lichtquelle. Sie muss einige Anforderungen erfüllen, die sich aus der oben besprochenen Theorie schon weitgehend ergeben. Wichtigstes Kriterium ist die Emission monochromatischen Lichtes, da es die Grundvorausetzung für holgraphische Aufzeichnung ist. Weiterhin ist eine große Intensität von Vorteil, da sie die Belichtungszeit, und somit die Störanfälligkeit reduziert. Als drittes ist eine Kohärenzlänge im Bereich mehrerer Zentimeter notwendig, da sonst keine plastischen Objekte holographiert werden können. Alle diese Bedingungen werden von speziellen Lasern erfüllt. Dazu ist zu sagen, dass es den Laser nicht gibt. LASER ist eine Abkürzung für das physikalische Prinzip, nach dem Lasergeräte arbeiten, die sich mit Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsaussendung (light amplification by stimulated emission of radiance) übersetzen lässt. Dieses Prinzip zu erklären würde zu weit vom eigentlichen Thema wegführen, es reicht aus zu wissen, was das Resultat dieser Technik ist, um Holographie zu verstehen. Das Ergebnis eines gewöhnlichen He-Ne-Lasers, ein Gaslaser, ist ein sehr dünner, hochenergetischer Strahl monochromatischen, roten Lichtes, der sich kaum ausbreitet. Wegen des roten Lichtes und vor allem des preislichen Vorteils eignet er sich hervorragend für die Holographie. Der Hobbyholograph sollte sich mit Leistungen zwischen einem und zehn Milliwatt zufrieden geben, was Belichtungszeiten zwischen einer und 60 Sekunden entspricht. Ein Milliwatt erscheint im Vergleich zu einer eher schwachen 60 Watt Birne nicht viel zu sein, bedenkt man aber, dass bei Glühbirnen nur ca. fünf Prozent der Energie in sichtbares Licht umgewandelt wird und dieses in alle Richtungen ausgestrahlt wird, ist die Relation klarer und erklärt auch, warum im Umgang mit derartigen Lasern Vorsicht unbedingt notwendig ist. - 25 2. Aufweitungslinse Da der Laserstrahl am Ausgang nur ca. ½ mm breit ist, muss man den Strahl aufweiten. Theoretisch ist das nur ein kleines Problem, das mit einer Linse zu beheben ist. Praktisch birgt es aber weitere Probleme in sich. Zum einen muss der Strahl auf mehrere Zentimeter aufgeweitet werden, was entweder geringe Brennweiten im Bereich von wenigen mm oder große Annordnungen erfordert. Diese Maßnahmen erhöhen entweder den finanziellen Rahmen oder die Störanfälligkeit gegen äußere Einwirkungen, da z.B. Schwingungen auf das System größere Auswirkungen haben. Zum anderen besitzt auch die hochwertigste Linse Unreinheiten, an denen Sekundärwellen entstehen, die zu störenden Überlagerungen am Hologramm führen und eine gleichmäßige Ausleuchtung des Objektes sowie des Filmmaterials verhindern. Es kommt zu Fresnelschen Ringen wie im Abbildung 21 gezeigt, die sich auch bei der Hologrammwiedergabe wieder zeigen. Abbildung 21: Störende Interferenzerscheinungen verursacht durch Verunreinigungen am Objektiv Den meisten Holographen bleibt aus Kostengründen nichts anderes übrig, als auf Mikroskopobjektive zurückzugreifen. Diese werden deswegen nur ungern eingesetzt, da durch die Anzahl verwendeten Linsen die Verunreinigungen und somit auch die ungewollten Interferenzen ansteigen. Aus genannten Gründen musste auch ich mich mit einem Mikroskopobjektiv zufrieden geben, das mir freundlicherweise vom Herrn Prof. Dr. Ossau von der Universität Würzburg zur Verfügung gestellt wurde, dem ich an dieser Stelle auch dafür danken will. Das in meiner Aufnahmeanordnung verwendete Objektiv hatte eine zwölffache Vergrößerung. Weil es dazu noch einige Verunreinigungen aufwies, war ich gezwungen mit einigen nicht beabsichtigten Interferenzen zu arbeiten. Weiterhin ist bei der Auswahl des Lasers auf dessen Polarisierung zu achten. Im Allgemeinen ist nicht Licht unpolarisiert, was bedeutet, dass die Wellen in alle Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Nach einer Polarisierung ist die Schwingungsrichtung festgelegt, z.B. nur noch horizontal. Es gibt Laser, die linear polarisiert sind, und solche, deren Polarisierung sich ständig ändert. Welche Auswirkungen welche Polarisierung hat, soll im nächsten Absatz geklärt werden, es sei hier nur gesagt, dass ein linear polarisierter einem nicht bzw. zufällig polarisiertem immer vorzuziehen ist. - 26 3. Film Es gibt verschiedene für die Holographie geeignete Filme. In den meisten Fällen ist die photosensitive Schicht entweder auf eine Glasplatte oder auf eine flexible durchsichtige Folie, ähnlich einer Overheadfolie, aufgebracht. Da der Preis der Filmplatten mehr als das 3,5 fache der Planfilme beträgt, musste ich mir über die Wahl des Filmmaterials keine Gedanken machen. Über das Einbringen der Planfilme hingegen schon. Um zu vermeiden, dass sich das Filmstück während der Aufnahme bewegt, wird das Filmstück zwischen zwei dünne 1 mm dicke Glasplatten gespannt, die durch zwei Klemmen gegeneinander gepresst werden. Dabei ist darauf zu achten, dass man dem System vor der Aufnahme ein paar Minuten Zeit gibt, die Temperaturen anzugleichen, da es sonst zu Spannungen und Verschiebungen kommen kann, die dazuführen, dass kein dauerhaftes Interferenzmuster entsteht und somit das Hologramm teilweise unbrauchbar wird. Diese kurze Wartezeit hat insbesondere deswegen ihre Berechtigung, da die Filme bei 4° Celsius gelagert werden und der Arbeitsraum bei konstanten 20° Celsius gehalten werden sollte, um die Aktivität der Chemikalien voraussagen zu können, und der Temperaturunterschied so keine unerhebliche Größe darstellt. Die Verwendung einer solchen Konstruktion bringt einen weiteren Aspekt mit sich, auf den geachtet werden muss. Da es an jeder der vier Glaskanten zu Reflexion kommt, ist die Verwendung eines linear polarisierten Lasers von Vorteil. Dreht man den Laser um die eigene Achse soweit, dass er parallel zur Arbeitsfläche polarisiert ist, und stellt den Plattenhalter unter einem Winkel von ca. 33° zum Lichtstrahl, so reduzieren sich die vorher festgestellten Reflexionen auf ein erträgliches, kaum noch festzustellendes Maß. Dieser materialspezifische Winkel ist nach dem Physiker David Brewster (1781 – 1868) Brewsterwinkel benannt. Der von mir verwendete Film war Planfilm PFG – 01 der Firma SLAVICH, der für Licht des roten He-Ne-Lasers sensibilisiert ist. Die Belichtungsenergie bei diesem Film beträgt ca. 100mJ, was bei meinem Laser einer Belichtungsdauer von ca. 8 Sekunden entspricht. Die einzige deutsche Firma, die diesen Film vertreibt bzw. die ich gefunden habe, ist die Firma TOPAG in Darmstadt. 4. Objekthalter Als nächstes gelangt das Licht zum Objekt und seiner Halterung. Die Wahl des Objektes richtet sich nach verschiedenen Größen wie der Kohärenzlänge des Lasers, Größe des Films, innerer Stabilität, Größe und Farbe des Objektes. So darf die räumliche Tiefe des Gegenstandes höchstens halb so groß sein, wie die Kohärenzlänge des verwendeten Lasers. Außerdem sollte nicht die komplette Höhe und Breite des Films vom Gegenstand ausgefüllt sein, um die plastische Wirkung des Hologramms nicht zu hemmen. Um ein dauerhaftes Interferenzmuster über die ganze Aufnahmezeit zu gewährleisten, darf sich es sich natürlich nicht bewegen. Deshalb ist es notwendig auf die innere Stabilität des Objektes zu achten. Die durch die Anordnung verhinderte Möglichkeit Referenz- und - 27 Objektstrahl unabhängig voneinander kaum zu beeinflussen, zwingt dazu auch auf die Farbe Wert zu legen. Ein weißer oder metallisch glänzender Gegenstand bringt deswegen viel kontrastreichere Hologramme als dunkle oder farbige. Am besten eignen sich also kleine und kompakte Dinge aus Metall, Holz oder Hartplastik, die entweder weiß sind, glänzen oder sich Bemalen oder Besprühen lassen. Natürlich ist es durch aufwendige Anordnungen, Geräte und Materialien auch durchführbar, fast jedes noch so komplizierte Objekt auf einen Film zu bannen. So ist es mittels hochenergetischer Impulslaser und spezieller optischer Vorkehrungen sogar möglich holographische Portraits lebendiger Menschen anzufertigen. III. Aufnahmevorgang Ist die Anordnung soweit aufgebaut und alles wackelfrei befestigt, so wird als erstes der Laser angeschaltet, da dieser sich ca. 25 Minuten aufwärmen muss, denn erst bei dann erreicht die Kohärenzlänge ihre größte Ausdehnung. Als nächstes werden die Chemikalien angesetzt, damit später nicht im Dunkeln gearbeitet werden muss. Dabei ist darauf zu achten, dass bei Verwendung des Pyrogallol-Entwicklers die Komponenten nur vorbereitet werden und erst unmittelbar vor dem Entwickeln gemischt werden, da sich die Wirkung nach ca. 2,5 Stunden verliert. Wenn der Laser dann warm gelaufen ist, wird er mit einem schwarzen, dicken Tuch abgedeckt, und ein schwarzer Karton zwischen Film und Laser aufgestellt, wobei der Karton den eigentlichen Verschluss bildet, während das Tuch Streulicht bei Einspannen des Films verhindert. Daraufhin wird das Grünlicht angeschaltet und das Weißlicht gelöscht. Beim jetzt folgenden Einspannen des Films, wird empfohlen nur den zu belichtenden Film aus der lichtsicheren Verpackung zu nehmen, um zu verhindern, dass bei versehentlichem Weißlichteinfall, gleich die ganze Packung unbrauchbar wird. Außerdem muss beim Einsetzen des Films zwischen die Glasplatten darauf geachtet werden, dass er fest zwischen die Glasplatten gepresst wird, damit einerseits ein rascher Temperaturausgleich stattfindet und sich der Film anderseits nicht bewegen kann. Man wartet jetzt ca. fünf Minuten ab, bis Ruhe ins System gelangt ist und sich die Temperaturen ausgeglichen haben und, um Luftbewegungen zu minimieren. Daraufhin wird vorsichtig das Tuch vom Laser entfernt und nach einer weiteren kurzen Wartezeit der Verschluss für die Belichtungszeit geöffnet. Um diese Zeitspanne zu kontrollieren eignet sich eine Zeitschaltuhr, eine Taschenuhr mit hörbarem Sekundentick reicht aber aus. Während der Belichtung sollten sich alle im Raum befindlichen Personen so ruhig wie möglich verhalten und keinesfalls herumlaufen. Auch auf exzessives Ausatmen auf die Anordnung sollte verzichtet werden. Der Belichtungszeitpunkt sollte weiterhin so gewählt werden, dass keine größeren, störenden Beeinflussungen, wie vorbeifahrende Züge oder das Läuten nahe gelegener Kirchenglocken zu erwarten ist. Nach der Belichtung wird der Film entwickelt, was weiterhin im Dunkeln geschehen muss. - 28 - IV. Entwicklung Die Entwicklung erfolgt in drei Schritten, wobei hier auf die chemischen Vorgänge nicht eingegangen werden soll. Benutzt man den Pyrogallolentwickler, so wird dieser jetzt angesetzt. Bei frischer Lösung beträgt die Entwicklungszeit zwischen ein und zwei Minuten, nach zwei Stunden muss das angehende Hologramm etwa zehn Minuten im Entwickler verbleiben. Die Aktivität des Dokumolentwicklers bleibt konstant zwischen ein und zwei Minuten. Unter ständigem Wiegen der Schale färbt sich das Hologramm schnell schwärzlich. Nach der Entwicklung wird der Film zwischen gewässert um die Chemikalien aus der Filmschicht zu waschen. Ab diesem Zeitpunkt kann das Licht wieder eingeschaltet werden, vorher sollte man sicherheitshalber aber noch kontrollieren, ob sich wirklich alle unentwickelten Filme im Sicheren befinden. Generell gibt es hier zwei Möglichkeiten weiter vorzugehen. Eine davon besteht darin, die Filme wie bei der Photografie zu fixieren, dabei wird die unbelichtete Substanz herausgelöst, man spricht dann von Amplitudenhologrammen. Im Gegensatz zum Fixieren wird beim Bleichen des Hologramms der entwickelte Teil der lichtempfindlichen Schicht entweder herausgelöst (reversibles Bleichen) oder verändert (rehalogenierendes Bleichen). Da die Lichtstärke des holographischen Abbildes der gebleichten Filme im Allgemeinen stärker ist, hat sich das Bleichen weitgehend durchgesetzt. Die Entwicklung an sich ist jetzt abgeschlossen, wenn die Chemikalien durch eine ausreichend, etwa fünf Minuten lange Wässerung aus dem Film gewaschen sind. Um Mineralrückstände auf dem Hologramm zu vermeiden, wird das Hologramm in einem dritten Schritt noch in einem Netzmittel gewässert. Nach dem Trocknen, das vorsichtig auch mit einem Haartrockner beschleunigt werden kann, ist es soweit, dem Hologramm seine Informationen wieder zu entlocken. Abbildung 22: Chemiebecken - 29 - V. Rekonstruktion Ich habe die Erfahrung gemacht, dass die mit Pyrogallol entwickelten Hologramme am besten unter dem Laser zu betrachten sind, während sich die dokumolentwickelten unter Weißlicht besser machen. Der Film wird in genau dieselbe Position gebracht, bei der er sich bei der Aufnahme befunden hat. Dann entfernt man das eigentliche Objekt, schaltet die Lichtquelle (Laser) an, und sieht so durch das Hologramm, dass man das Objekt, wenn es noch da wäre, durch den Film sehen würde. Dann erscheint das holographische Abbild genau an dieser Stelle des ursprünglichen Gegenstandes, wie durch ein Fenster. Zur Weißlichtrekonstruktion eignen sich möglichst helle und punktförmige Lichtquellen wie Halogenspots oder die neuen Photonenpumpen. Da die lichtempfindliche Schicht bei der Aufnahme zum Objekt gezeigt hat, muss sie bei der Rekonstruktion auf der dem Betrachter abgewandten Seite liegen. Da das Hologramm durchsichtig ist, ist es hilfreich, das Hologramm auf einem dunklen Hintergrund zu betrachten oder es gleich auf einen schwarzen Karton zu kleben oder mit schwarzem Lack zu beschichten. Es muss allerdings auf die im Kleber und Lack befindlichen Lösungsmittel geachtet werden. VI. Resultat der selbsthergestellten Hologramme Die mit dem Pyrogallolentwickler hergestellten Hologramme zeigen unter Laserlicht eine große Tiefenschärfe und schöne Lichtechtheit. Im Weißlicht ist das holographische Abbild nur schemenhaft und sehr lichtschwach zu erkennen. Bei der Dokumolentwicklung verhält es sich genau umgekehrt. Die Laserrekonstruktion ist nicht oder kaum möglich, unter einem hellen Weißlichtspot sind die Objekte gut und scharf in hell grüner bis oranger Farbe zu sehen. Abbildung 23: Virtuelles Bild eines Hologramms im Laserlicht - 30 VII. Holographisch-optische Elemente Außer den reinen Displayhologrammen ist es ohne großen weiteren Aufwand möglich, einfache holographisch-optische Elemente herzustellen. Das einfachste ist wohl ein optisches Gitter, was als Transmissionshologramm eines Spiegels leicht realisiert werden kann. Ein Strahl wird über den einen Spiegel mit möglichst 90° auf den Film geleitet, während der andere leicht schräg eintreffen sollte. Abbildung 24: Anordnung zur Herstellung von optischen Gittern Um die Kohärenzlänge des Lasers nicht zu überschreiten, darf der Wegunterschied zwischen den beiden Strahlengängen nicht zu groß sein, was bedeutet, dass die beiden Spiegel direkt neben einander stehen müssen. Durch eine Doppelbelichtung des Films ist es weiterhin möglich ein Kreuzgitter herzustellen. Dazu wird der Film zwischen den zwei Belichtungen einfach um 90° gedreht. Die so von mir hergestellten Gitter haben nach experimenteller Bestimmung eine Gitterkonstante um 1,5 µm. Auf dem Film sind also pro Millimeter 690 Linienpaare zu finden. Theoretisch wäre bei den verwendeten Filmen ein maximaler Linienabstand von 333nm möglich, was der halben Wellenlänge eines roten He-Ne-Lasers entspricht. Ein schönes Farbenspiel ergibt sich, wenn man durch ein optisches Gitter auf Weißlichtquellen blickt, da diese dann in ihre Spektralfarben zerlegt werden. Bei einem Kreuzgitter zeigt sich dann sowohl links und rechts von der Lichtquelle als auch unten und oben eine Spektralzerlegung. Abbildung 25: Foto durch Kreuzgitter - 31 - D. Zusatz I. Literaturverzeichnis Bücher: [1] Heiß, Peter: Die neue Holographie-Fibel: Optische und Computer-Hologramme verstehen und selber machen – Hückelhoven: Wittig Fachbuch 19954 [2] Ostrowski, Ju.I.: Holografie – Grundlagen, Experimente und Anwendungen – Frankfurt am Main: Verlag Harri Deutsch Thun 1989³ [3] Iovine, John: Homemade Holograms: The complete guide to inexpensive Do-It-Yourself Holography – McGraw-Hill Professional Publishing 1990 [4] Dr. Annette Klosa u.a., DUDEN – Das Fremdwörterbuch – DUDEN 1999 Internetseiten (siehe beigelegte CD): [5] www.holowood.de Holowood – Holographiezentrum Bamberg Aufgerufen am 3.02.03 [6] www.holographie-online.de Holographie-Online.de – Alles rund ums Thema Holographie Aufgerufen am 3.02.03 [7] www.physlink.com PhysLink.com – Physics and Astronomy Aufgerufen am 3.02.03 [8] www.slavich.com Slavich holographic emulsions Aufgerufen am 3.02.03 II. Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Interferenz 1: Selbst gezeichnet Abbildung 2: Interferenz zueinander steiler Wellen: [1] S. 29 Abbildung 3: Interferenz zueinander flacher Wellen: [1] S. 29 Abbildung 4: Elementarwelle am Einfachspalt: [1] S. 31 Abbildung 5: Elementarwellen am optischen Gitter: [1] S. 31 Abbildung 6: Beugung am optischen Gitter mit kleiner Gitterkonstante: [1] S. 33 Abbildung 7: Beugung am optischen Gitter mit großer Gitterkonstante: [1] S. 33 Abbildung 8: Fresnelsche Zonenplatte: Selbst gezeichnet Abbildung 9: Fresnelsche Zonenplatte, reeller Bildpunkt: Selbst gezeichnet Abbildung 10: Fresnelsche Zonenplatte, virtueller Bildpunkt: Selbst gezeichnet Abbildung 11: Überlagerung mehrere Fresnelscher Zonenplatten: Selbst gezeichnet Abbildung 12: Virtuelle und reelle Bildpunkte: Selbst gezeichnet Abbildung 13: Mögliche Anordnung für Transmissionshologramme: Selbst gezeichnet Abbildung 14: Mögliche Anordnung für Weißlichtreflexionshologramme - 32 Abbildung 15: M-X-Hologramm: Selbst gezeichnet Abbildung 16: Massenproduktion von Prägehologrammen © by topac GmbH Abbildung 17: Computergeneriertes Interferenzmuster des Schriftzuges „Laser“ mit Rekonstruktion: [1] S.146 Abbildung 18: Interferogramm einer schwingenden Bremsscheibe: [1] S.110 Abbildung 19: Doppelbelichtungshologramm eines belasteten Getriebegehäuses: [1] S.112 Abbildung 20: Anordnung für Aufnahme von Denisyukhologramme: Selbst gezeichnet Abbildung 21: Störende Interferenzerscheinungen verursacht durch Verunreinigungen am Objektiv [1], S. 48 Abbildung 22: Chemiebecken: Selbst aufgenommen Abbildung 23: Virtuelles Bild eines Hologramms im Laserlicht: Selbst aufgenommen Abbildung 24: Anordnung zur Herstellung von optischen Gittern: Selbst gezeichnet Abbildung 25: Foto durch Kreuzgitter. Selbst aufgenommen III. Verwendete Geräte und Chemikalien Laser Hersteller: Melles Griot Artikelnr.: 05 – LHP – 153 Leistung: 7,2 mW Polarisierung: Linear polarisiert Emittierte Wellenlänge: 632,8 nm Objektiv Vergrößerung: 12 fach Film Hersteller: Slavich Artikelnr.: PFG – 01 Sensibilisierung: 600 – 680 nm (Rotlicht) Komponente A: 10g Pyrogallol gelöst in ½ l dest. Pyrogallol – Entwickler (Peter Heiß Holographie – Fibel) Dokumol Entwickler Wasser Komponente B: 10g Natriumsulfit in ½ l dest. Wasser Komponente C: 60g Natriumsulfit in 1 l dest. Wasser Rezept: 1 Teil A + 1 Teil B + 2 Teile C Hersteller: Tetenal Artikelnr.: 100272 Rezept: 1 Teil Dokumol + 4 Teile dest. Wasser - 33 Kaliumdichromatbleiche Bestandteile: 5g Kaliumdichromat und (Peter Heiß, 5ml konzentrierte Schwefelsäure in Holographie – Fibel) 1l dest. Wasser gelöst IV. Anlage 1. Hologramme Mit Ausnahme des HOE 3 handelt es sich bei allen Hologrammen um Weißlichthologramme. H 7 und H 13 sind pyrogallolentwickelt und sind unter Laserlicht scharf und deutlich zu sehen. H 16 bis H 26 sind dokumolentwickelt und mit Weißlicht zu rekonstruieren. Die angegebenen Beleuchtungen sind nur Empfehlungen. Als Weißlichtquelle eignen sich lichtstarke und punktförmige Spots, wie Halogenspots oder Photonenpumpen. Name Objekt Beleucht. H7O2 Minidiscokugel LL H 13 O 2 Minidiscokugel LL H 16 O 3 Mondstein WL H 19 O 2 Minidiscokugel WL H 24 O 5 Anakin Skywalker Figur WL Bemerkungen Bewegung des Films bei der Aufnahme => Dunkler Fleck 2. H 26 O 5 Anakin Skywalker Figur WL HOE 3 Optisches Kreuzgitter – CD Start: Doppelklick auf index.html Start >> Facharbeit als HTML Version Start >> Facharbeit als Word XP Dokument Start >> Bilder Start >> Angaben zu Geräten und Chemikalien Start >> Verwendete Internetseiten b ≈ 1,5 µm - 34 - V. Erklärung und Bewertung Ich erkläre, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt habe und nur die im Literaturverzeichnis aufgeführten Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. ______________________, den ____________ Note: _________ Punkte: _________ ________________________ (Peter Niedermeier) Zurückgegeben am: __________________ Unterschrift des Kursleiters: __________________
