شکل دادن به آینده با هولوگرافی

وقتی اصطلاح هولوگرام را می شنوید، فکر اولیه شما چیست؟ بسیاری از مردم ممکن است این کلمه را با افزایش استفاده از پیش بینی های دیجیتالی انسانی در صنعت سرگرمی مرتبط کنند. با این حال، هولوگرافی به عنوان یک کل، کاربردهای عملی در زمینه های مختلف دارد. بیایید نگاهی دقیق‌تر به نحوه عملکرد این فناوری و نحوه استفاده محققان از آن بیندازیم.

ایجاد تصاویر سه بعدی با هولوگرافی

هولوگرافی تکنیکی است که یک میدان نوری را با قابلیت بازتولید میدان نوری اصلی در غیاب جسم اولیه ثبت و ضبط می کند. در این فرآیند، یک پرتو لیزر به یک پرتو مرجع و یک پرتو جسم تقسیم می شود. همانطور که این پرتوهای شکاف بعداً روی فیلم هولوگرافیک ادغام می شوند، یک الگوی تداخل ثبت می شود. این الگوی ثبت شده یک هولوگرام را تشکیل می دهد .

نموداری که فرآیند ضبط هولوگرام را نشان می دهد.
ضبط هولوگرام تصویر توسط DrBob، از طریق Wikimedia Commons .

برای بازسازی تصویر، لیزری مشابه با لیزری که برای ضبط هولوگرام استفاده می‌شود، روی فیلم توسعه‌یافته پخش می‌شود. همانطور که هولوگرام ضبط شده روی فیلم را روشن می کند، توسط الگوی سطح ضبط شده پراش می شود. این ساختار نور را دقیقاً به همان شکلی که در ابتدا از جسم اولیه منعکس شده بود، می سازد. نتیجه؟ یک تصویر مجازی درست در مقابل چشمان شما – هولوگرام.

تصویر بازسازی هولوگرافی.
بازسازی هولوگرام تصویر توسط DrBob، از طریق Wikimedia Commons .

چگونه فناوری هولوگرافیک تکامل یافته است

این روش برای اولین بار توسط دنیس گابور در سال 1948 توسعه یافت، اختراعی که به خاطر آن جایزه نوبل فیزیک را در سال 1971 دریافت کرد. این کشف زمانی انجام شد که گابور در حال تحقیق در مورد چگونگی افزایش قدرت تفکیک میکروسکوپ های الکترونی بود. در ابتدا از یک لامپ قوس جیوه ای به عنوان منبع نور استفاده می شد. با این حال، انسجام پایین این نور باعث شد که محققان نتوانند هولوگرام هایی با عمق واقعی تولید کنند.

اختراع پرتو لیزر در سال 1960 این تکنیک را کاربردی تر کرد. لیزر با داشتن نور خالص و قوی منبع نور ایده آلی برای توسعه هولوگرام بود. محققان دانشگاه میشیگان این فناوری جدید را در سال 1962 مورد آزمایش قرار دادند. امت لیث و ژوریس آپاتنیکس با ترکیب لیزر با ” تکنیک خارج از محور ” با موفقیت اولین انتقال لیزری اشیاء سه بعدی – قطار اسباب بازی و پرنده – را فعال کردند. این امکان تولید تصاویر با عمق واضح را فراهم کرد، اما برای دیدن تصویر هولوگرافیک همچنان به نور لیزر نیاز بود.

اولین هولوگرام انتقالی قابل مشاهده در نور معمولی توسط استفن بنتون در سال 1968 ایجاد شد. این کشف راه را برای ایجاد هولوگرام های برجسته هموار کرد که می توانند در برنامه های امنیتی مانند کارت های اعتباری و گذرنامه ها پیدا شوند. سال بعد از اینکه گابور جایزه نوبل خود را برد، لوید کراس اولین ضبط موفق هولوگرام متحرک را انجام داد. او این کار را با گرفتن فیلم متحرک معمولی و حک کردن فریم های متوالی بر روی فیلم هولوگرافیک انجام داد.

با پیشرفت های جدید فناوری، ایجاد هولوگرام به یک فرآیند مقرون به صرفه تبدیل شده است. هولوگرام ها که قبلاً به استفاده از لیزرهای پرقدرت گران قیمت نیاز داشتند، اکنون می توانند به لطف ظهور لیزرهای ارزان قیمت جدید تولید شوند. این امر هولوگرافی را به منبعی در دسترس برای ابتکارات تحقیقاتی تبدیل کرده است.

توسعه دستگاه های هولوگرافیک

در سال های اخیر، دستگاه های زیادی برای استفاده از فناوری هولوگرافی طراحی شده اند. در ایتالیا، محققان تکنیک تصویربرداری هولوگرافیک بدون لنز جدیدی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به آتش‌نشانان کمک کند تا در تلاش‌های امدادی به وضوح از میان دود و آتش ببینند.

دوربین‌های مادون قرمز که معمولاً در این شرایط استفاده می‌شوند، اغلب توسط تشعشعاتی که از شعله‌های آتش ساطع می‌شود، اشباع می‌شوند. این سیستم دوربین جدید نیاز به لنز زوم را از بین می برد و با انجام این کار از مختل شدن دید آتش نشانان توسط دود و تشعشعات شعله های آتش جلوگیری می کند. توانایی دوربین جدید برای ارائه تصاویر سه بعدی از آنچه در فراتر از قاب قرار دارد، منحصر به فرد است. نور مادون قرمز، از یک پرتو نور لیزر مادون قرمز، افراد و اشیاء را در یک اتاق منعکس می کند و توسط یک تصویرگر هولوگرافیک ضبط می شود و یک فیلم سه بعدی زنده از اتاق ایجاد می کند. (نکته خواندن: این پست وبلاگ را در مورد ناوبری داخلی برای فناوری دیگری که برای کمک به آتش نشانان طراحی شده است ، بررسی کنید .)

حوزه پزشکی از هولوگرافی برای ساخت فناوری استفاده کرده است که امکان نظارت بر سلامت شخصی بیشتر را فراهم می کند. در دانشگاه کمبریج، محققان هولوگرام هایی ساخته اند که به حضور ترکیبات خاص با تغییر رنگ آنها پاسخ می دهد.

این هولوگرام ها با استفاده از هیدروژل تزریق شده با ذرات ریز نقره طراحی شده اند. یک پالس لیزر واحد باعث می شود که نانوذرات نقره هولوگرام های سه بعدی با اشکال از پیش تعیین شده را تشکیل دهند – فرآیندی که در کسری از ثانیه اتفاق می افتد. وجود ترکیبات خاصی در نفس یا مایع بدن فرد باعث متراکم شدن یا انبساط هیدروژل ها می شود که به نوبه خود باعث تغییر رنگ می شود. سپس رنگ به دست آمده را می توان با نمودار مقایسه کرد و به افراد کمک می کند تا بیماری ها و شرایط بالقوه را در مراحل اولیه تشخیص دهند.