Hologram to nie zwykłe zdjęcie, lecz zapis światła, które odbiło się od przedmiotu. Dzięki temu po odpowiednim oświetleniu można oglądać obiekt z różnych stron, jakby stał tuż za szybą. Wyjaśniamy, jak to działa i czym prawdziwy hologram różni się od efektów znanych z filmów i koncertów.
Czym hologram różni się od zdjęcia
Zwykła fotografia zapisuje tylko jasność i kolor, czyli ilość światła, która padła w danym punkcie. Gubi przy tym informację o tym, z jakiego kierunku światło nadeszło i w jakiej fazie była fala świetlna (w którym momencie swojego drgania). Hologram zapisuje obie rzeczy: natężenie oraz fazę światła.
Światło odbite od przedmiotu tworzy falę o charakterystycznym kształcie, zwanym frontem falowym. Jeśli uda się ten kształt zapisać, a potem odtworzyć, oko dostaje światło praktycznie takie samo, jak od prawdziwego obiektu. Mózg nie ma powodu uznać, że patrzy na płaski obraz.
Jak powstaje hologram
Klasyczny hologram wykonuje się w warunkach laboratoryjnych. Najprostsza wersja przebiega tak:
- Wiązkę laserową dzieli się na dwie: wiązkę przedmiotową i wiązkę odniesienia.
- Wiązka przedmiotowa oświetla obiekt, a światło odbite od niego pada na światłoczuły materiał.
- Wiązka odniesienia trafia na ten sam materiał bezpośrednio, bez odbicia od przedmiotu.
- Obie fale nakładają się i interferują. Powstaje bardzo drobny wzór jasnych i ciemnych prążków.
Ten wzór wygląda jak chaotyczne zawirowania i nie przypomina przedmiotu. Informacja o kształcie jest jednak zapisana w jego szczegółach. Żeby ją zarejestrować, potrzebne jest światło spójne, czyli laser, oraz materiał o ogromnej rozdzielczości, znacznie większej niż w zwykłej kliszy. Cała aparatura musi też stać nieruchomo. Drgania rzędu ułamka długości fali świetlnej rozmywają prążki, dlatego używa się stabilnych, wyciszonych stołów.
Przy odtwarzaniu oświetla się gotowy hologram wiązką podobną do wiązki odniesienia. Światło ugina się na zapisanych prążkach (zjawisko to nazywa się dyfrakcją) i odtwarza dawny front falowy. Widz patrzy więc na światło, które zachowuje się tak, jakby przedmiot nadal tam był.
Dlaczego obraz wygląda trójwymiarowo
Trójwymiarowość wynika z tego, że hologram odtwarza to samo, co daje prawdziwy obiekt. Mózg dostaje kilka wskazówek jednocześnie:
- Paralaksa – gdy przesuniesz głowę, widzisz przedmiot pod innym kątem. Możesz zajrzeć za element z przodu i zobaczyć to, co zasłaniał.
- Widzenie obuocznie – każde oko patrzy na scenę z nieco innego miejsca i dostaje nieco inny obraz.
- Ogniskowanie – oko może się skupić na bliższych lub dalszych częściach sceny. Tego nie potrafi zwykłe zdjęcie ani film 3D w kinie, gdzie wszystko leży na jednym ekranie.
Ciekawostką jest to, że informacja o każdym punkcie przedmiotu jest rozproszona po całej powierzchni hologramu. Gdy odłamiesz kawałek szklanej płyty z klasycznym hologramem, nadal zobaczysz cały obiekt, tylko jakby przez mniejsze okienko i z gorszą jakością.
Hologramy na kartach i opakowaniach
Błyszczące, tęczowe znaczki na dokumentach, kartach czy opakowaniach nazywa się potocznie hologramami. To zwykle hologramy tłoczone, które da się obejrzeć w świetle białym, bez lasera. Zmieniają kolor i wygląd, gdy przechylasz przedmiot. Zwykle pokazują prostsze obrazy, na przykład kilka warstw na różnej głębokości, a nie pełną, szczegółową scenę.
Ich zadaniem jest utrudnienie podrabiania, bo wykonanie takiego znaku wymaga specjalistycznego sprzętu. Sam hologram nie gwarantuje jednak autentyczności. Jeśli zależy ci na sprawdzeniu dokumentu lub produktu, korzystaj z oficjalnych wskazówek wydawcy albo producenta, bo cechy zabezpieczeń zmieniają się z czasem.
„Hologramy” z koncertów i filmów
Gdy w mediach pojawia się „hologram” artysty na scenie, zwykle chodzi o inną technikę. Najczęściej jest to efekt Pepper’s ghost: obraz z ekranu lub projektora odbija się w przezroczystej szybie ustawionej pod kątem, więc wydaje się unosić w powietrzu. Do podobnych efektów należą projekcje na półprzezroczystej siatce oraz wyświetlacze z szybko obracającymi się paskami LED, które dzięki bezwładności wzroku tworzą pozorny obraz.
Takie rozwiązania wyglądają efektownie, ale nie zapisują ani nie odtwarzają frontu falowego. Dlatego nie dają pełnej paralaksy i ogniskowania prawdziwego hologramu. Zwykle działają dobrze tylko z jednego kierunku.
Jeśli chcesz sam zobaczyć podobny efekt, możesz zrobić prostą piramidkę z przezroczystego plastiku i położyć ją na ekranie telefonu z odpowiednim filmem. To jednak iluzja optyczna, a nie hologram w sensie fizycznym. Przy eksperymentach z prawdziwymi laserami zachowaj ostrożność: nie kieruj wiązki w oczy i nie patrz na jej odbicia. Zwykłe wskaźniki laserowe nie nadają się do samodzielnego wykonywania hologramów.
Najważniejsze do zapamiętania
- Hologram zapisuje światło razem z jego fazą, a nie tylko jasność, więc potrafi odtworzyć przestrzenny obraz.
- Powstaje dzięki interferencji dwóch wiązek laserowych i wymaga stabilnych warunków.
- Trójwymiarowość wynika z paralaksy, widzenia obuocznego i możliwości ogniskowania.
- Wiele „hologramów” z mediów i znaków zabezpieczających to inne techniki optyczne.
