Hi Andreas,
Holographie
(von Holo… u. griech.: graphein = schreiben). Aufnahmeverf., bei dem Objekte dreidimensional reproduziert werden. Das Prinzip wurde 1947 von Dennies Gabor am Imperial College of Science and Technology London entwickelt, wofür er 1971 den Nobelpreis erhielt. Bei der herkömmlichen Photographie entsteht ein Bild dadurch, daß jedem Objektpunkt durch eine Linse (Photoobjektiv) auf einem lichtempfindlichen Film genau ein Bildpunkt zugeordnet wird. Während hierbei die Intensitäten der Lichtstrahlen registriert werden u. so ein zweidimensionales Bild entsteht, werden bei der H. die Amplituden u. die Phase der Objektlichtwellen registriert u. somit auch die Laufstrecke zwischen Objekt u. Photoplatte. Das aufzunehmende Objekt wird mit monochromat. u. kohärentem Licht, z. B. dem aufgeweiteten Strahl eines Lasers, beleuchtet. Die vom Objekt reflektierte bzw. gestreute Lichtwelle wird mit einem direkten Teilstrahl des gleichen Lasers (Referenzstrahl) auf der Photoplatte überlagert. Da feste Phasenbeziehungen zwischen beiden Wellen bestehen, kommt es zur Interferenz, d. h. je nach Wegunterschied zur Verstärkung od. Auslöschung der Wellen. Auf der Photoplatte entsteht ein unregelmäßiges Muster von hellen u. dunklen Flecken, Ringen u. Wirbeln, das man als Hologramm bezeichnet. Wird die entwickelte Photoplatte wieder mit kohärentem Licht bestrahlt, so ist die von ihr auslaufende Welle in Amplitude u. Phase gleich der Objektwelle, d. h. es entsteht ein virtuelles Bild (u. durch Beugung an dem Hologramm auch ein reelles Bild; Beim Betrachten des virtuellen Bilds hat man den Eindruck, als ob man durch ein Fenster (= Größe des Hologramms) schauend das dreidimensionale Objekt betrachtet. Jeder Bereich des Hologramms enthält, dem Blickwinkel entsprechend, Information über das gesamte Objekt. Wird das Hologramm halbiert, so ist das Fenster, durch das man schaut nur halb so groß.
Für die ersten Hologramme verwendete man Photoschichten, die sich schwärzten (Amplituden-Hologramme). Die heute vorrangig verwendeten Photoschichten sind nach der Entwicklung weiterhin transparent; die Interferenzstruktur ist in der unterschiedlichen Dicke gespeichert (Phasen-Hologramm). Letztere zeigen einen höheren Kontrast u. sind lichtstärker. Wird das Hologramm mit Licht einer größeren Wellenlänge betrachtet, als es aufgenommen wurde, so erscheint das Objekt vergrößert. Während der Belichtung der Photoplatte dürfen sich Laser, Objekt u. Photoplatte nur weniger als l/4 (l = Wellenlänge des Laserlichts) gegeneinander bewegen, da sich sonst die Interferenzstrukturen verwischen. Schwingt während der Belichtung das Objekt, z. B. Membran eines Lautsprechers od. Autokarosserie bei laufendem Motor, so ist das rekonstruierte Bild mit markanten Referenzstreifen überzogen. Den hellsten Streifen beobachtet man an der Stelle, an der das Objekt in Ruhe ist; jeder folgende Streifen verbindet alle Punkte des Objekts, die mit gleicher Amplitude schwingen, da die gesamte Schwingungszeit einer Periode in schädliche u. nützliche Anteile aufgeteilt wird. An den Umkehrpunkten der Schwingung ist die Bewegung langsam. Für gewisse Zeit ist die Änderung der Auslenkung kleiner als l/4 (nützlich für die Entstehung von Interferenzstrukturen), während bei den Nulldurchgängen die Geschw. zu groß ist (schädliche Zeit). Das Aufnahmeverf. wird Zeitmittlungstechnik genannt.
Um die Verformung eines Körpers zu beobachten wird die Doppelbelichtungstechnik angewandt. Der für die Belichtung verwendete Laser kann kontinuierlich od. gepulst arbeiten; über die Möglichkeiten, Hologramme mit ultrakurzen Lichtpulsen aufzunehmen u. zu reproduzieren, s. Lit. .
Prinzipiell können Hologramme nur mit monochromat. Licht betrachtet werden. Für die Erzeugung eines Weißlicht-Hologramms werden Objekt u. Referenzwelle aus entgegengesetzter Richtung kommend überlagert. In der nun dicken lichtempfindlichen Schicht der Photoplatte bilden sich stehende Wellen (Lippmann-Effekt), d. h. man erhält eine Vielzahl übereinanderliegender Hologramme. Wird eine Lippmann-Schicht mit weißem Licht beleuchtet, so werden an den period. angeordneten Schichten jeweils Lichtstrahlen reflektiert, die miteinander interferieren können. Ähnlich wie bei der Bragg-Reflexion wird bei jedem Winkel nur Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektiert. Deshalb erscheint das betrachtete Weißlicht-Hologramm je nach Blickwinkel in einer anderen Farbe.
Die in der Lichtoptik gebräuchlichen holograph. Verf. lassen sich auch in der Elektronenmikroskopie (s. Elektronenmikroskop) anwenden. Die Elektronen-H. dient hauptsächlich dazu, die elektr. Potentialverteilungen in der Materie zu bestimmen u. dynam. Bewegungserscheinungen zu betrachten. Sie wurde bes. bei der Erfassung magnet. Strukturen eingesetzt .
Anw.: Da die Herst. von Hologrammen sehr aufwendig ist u. sie nicht kopiert werden können, werden sie zur Kennzeichnung fälschungssicherer Identitätskarten eingesetzt. Außerdem zur Archivierung von Kulturgütern z. B. Keilschrifttafeln, zur Bestimmung des Schwingungsverhaltens von kompliziert geformten Körpern, z. B. im Kraftfahrzeugbau . Herst. hochwertiger Gitter für Spektrometer. Neben Filmplatten werden heute auch Gelatinefilme zur Speicherung von Hologrammen verwendet .
Lit.: 1 Appl. Phys. B 50, 101 (1990). 2 Phys. Bl. 39, 283 (1983). 3 VDI-Ber. (Ver. Dtsch. Ing.) 499, 141 (1983); Steinbilcher, in Fagan (Hrsg.), Holographic nondestructive testing with automatic evaluation, Optics in Engeneering Measurement, Washington: Bellinghan 1986. 4 Kirk-Othmer (4.) 12, 414.
allg.: Beiser, Holographic Scanning, New York: Wiley & Sons 1988 ï Encyclopedia of Applied Physics, Bd. 7, S. 511–562, Weinheim: VCH Verlagsges. 1993 ï Guest, Holography, Encyclopedia of Physical Science and Technology, Bd. 7, S. 713–725, San Diego: Academic Press 1992 ï Kirk-Othmer (4.) 13, 338 ï Schreier, Synthetische Holographie, Weinheim: Physik 1984 ï Schumann, Zürcher u. Cuche, Holography and Deformation Analysis, Berlin: Springer 1985 ï Solymor u. Cooke, Volume Holography and Volume Gratings, New York: Academic Press 1981.
