HOLOGRAFI OG TREDIMENSJONALE BILDER Tofarget hologram av Eros fra Efesos og demon fra Hamars gamle domkirke (Olav Skipnes) Olav Skipnes Holografien, Hamar Opprinnelig versjon: 1988 Revidert versjon: 2012 Holografi er rein fysikk, ikke metafysikk
INNHOLD HOLOGRAFI OG TREDIMENSJONALE BILDER...1 Olav Skipnes...1 INNHOLD...2 HOLOGRAFI OG TREDIMENSJONALE BILDER...3 Oppfatning av dybde og rom...3 Hvordan oppstår det holografiske bildet?...4 Interferens...5 Interferens og holografi...6 Hvordan lages et hologram?...8 Hvorfor ser vi noe?...9 Ulike hologramtyper...10 Transmisjonshologrammet....10 Refleksjonshologrammet...11 Dikromathologrammene...11 Trykkhologrammer...11 Hologram av bevegelige motiver...11 Flerfargede hologrammer...12 Multihologrammer...12 Målestokk...12 Holografiens anvendelsesområder...13 Markedsføring...13 I museer...13 Kunst...14 Andre anvendelser av holografi...14 Det er ikke tillatt å mangfoldiggjøre deler av, eller hele dette heftet uten forfatterens tillatelse. 2
HOLOGRAFI OG TREDIMENSJONALE BILDER Oppfatning av dybde og rom Grunnen til at vi oppfatter at ting er foran og bak hverandre, er at a) de forskyver seg i forhold til hverandre når vi beveger hodet, b) våre to øyne sitter ca. 6 cm fra hverandre og ser verden fra to litt forskjellige synsvinkler. Og hjernen er slett ikke avhengig av å få inn disse to bildene etter hverandre, som ved bevegelse. Nei, den behandler begge samtidig og gir oss en opplevelse av dybde uten at vi behøver å tenke. Ved store avstander blir riktignok avstanden mellom øynene for kort til å gi dybdeoppløsning. Dette kan vi bøte på ved å bevege oss. At vi ser motivet på forskjellig måte når vi endrer posisjon, kalles parallakse. Bilder har i motsetning til skulptur, tradisjonelt vært flate (todimensjonale). Men menneskene har i alle fall siden middelalderen prøvd å få fram et romperspektiv i bildene. Oppdeling avbildene i forgrunn og bakgrunn, og med stadig blekere fargetoner bakover, er vi alle kjente med. Likeså linjeperspektivet. I nyere tid er Picasso kjent for sine forsøk på å få fram tredimensjonale ansikter ved å tegne dem både sett fra siden og forfra. (figur 1) Figur 1. Picasso: Utsnitt fra et maleri fra 1937. 3
Bestrebelsene med å få fram dybde i et bilde, førte fram til et nytt hjelpemiddel i begynnelsen av 1800-tallet: Stereoskopet (figur 2). De opprinnelige tegningene og maleriene ble fort erstattet med fotografier, siden fototeknikken også så dagens lys omtrent på samme tid. Figur 2. Enkelt stereoskop (Bildene festes i slissen foran). Et stereoskopisk tegnet motiv 1800-tallet. Felles for de teknikkene som utviklet seg nå, var at de krevde to nesten identiske tegninger eller fotografier av motivet. Den eneste forskjellen var at synsvinkelen var forskjøvet ca.6 cm i det ene i forhold til det andre. Dette er samme perspektivforskyvning som mellom øynene våre, og når en ved hjelp av stereoskopet så lot høyre og venstre øye se hvert sitt av de to bildene, ble hjernen lurt til å oppfatte det som ett bilde. Senere har vi fått film og TV med stereoskopisk bilde. En må da bruke briller med farget glass, en farge for hvert øye. Ved å f.eks. bruke rødt og blått glass, kan ett øye se et bilde som sendes ut i blåfarget lys, mens det andre øyet ser et litt perspektivforskjøvet bilde som sendes ut i rødt lys. En kan også bruke polarisert lys og polarisasjonsbrille for å skille de to bildene fra hverandre. Polarisasjonsretningen er da forskjellig for de to bildene. Begrensningen ved disse teknikkene er at dybdeopplevelsen kun er knyttet til øyeparallaksen.ved at en beveger seg, forandres ikke perspektivet. Romfølelsen blir dermed begrenset. Hologrammet som så dagens lys i 1962, bygger derimot på et helt annet prinsipp. Et hologram som er riktig belyst, gir et fullkomment stereobilde. Når du ser på bildet, ser det tredimensjonalt ut, og når du flytter deg, får du se andre sider ved motivet. Men hologrammet har andre begrensninger, som vi skal komme inn på seinere. Hvordan oppstår det holografiske bildet? For å forklare dette, må vi ty til bølgemodellen for lys. Vi forestiller oss da at lyset brer seg fra et lysende punkt omtrent som bølgene på et stille vann når vi kaster en stein. For lys brer bølgefrontene seg som konsentriske kuleskall med farten 300.000 km/s i alle retninger. Når denne kuleformede lysbølgen fra det lysende punktet treffer øyets linse, samles denne delen av bølgefronten i et punkt på netthinna. Punktets plassering på netthinna avgjør hvor vi opplever at punktet er. Har vi det andre øyet åpent, vil en annen del av bølgefronten treffe dette, og fokuseres på et litt annet sted på netthinna enn i det andre øyet. Hvis punktet ikke er for fjernt, vil hjernen få to litt forskjellige signaler fra de to øynene, og vi vil oppfatte både retning og avstand til punktet. Vi har lokalisert det! 4
Figur 3. Et utsnitt av de kuleformede bølgefrontene fra en punktformet lyskilde. Hjernen koordinerer de to litt forskjellige signalene fra de to øynene. Et legeme som blir belyst, eller produserer lys selv, kan vi se. Hvert punkt på objektet sender ut sin egen kuleformede lysbølge. Hver av disse samles av øyelinsen på netthinna på litt forskjellige steder, og utgjør til sammen bildet vi oppfatter. Romvirkningen får vi som før nevnt av at det andre øyet ser et litt annet bilde. Alle enkeltbølgene fra alle punktene slår seg på sin veg til øyet sammen til en svært komplisert resultantbølge. (Tenk deg hvordan den stille vannflata blir når du kaster mange steiner på vannet samtidig!) Denne kompliserte resultantbølgen inneholder all nødvendig informasjon for å frambringe et klart bilde på netthinna. Det er bølgens egenskaper idet den når øyet som bestemmer hva vi skal oppfatte, dens forhistorie får ikke øyet med seg! Dette har vi visst å utnytte i lange tider ved at vi har ordnet på bølgefrontene med linser. Slik har vi med briller, kikkerter og mikroskop endret vår opplevelse av tingenes verden. Holografiens virkemåte er en intelligent videreføring av denne kunnskapen. Hologrammet, som vanligvis er en fotografisk plate eller film, oppbevarer all informasjon om bølgefrontene fra scenen vi har foreviget. Når så lys faller på denne plata fra en gunstig retning, gjenskapes motivets bølgefronter fullstendig slik at øyet ikke kan se forskjell fra originalen! Øyet kan ikke gjennomskue at originalen ikke er der, og du griper deg i å ta etter den med handa for å kontrollere! For å skjønne hvordan hologrammet greier dette mesterstykket, kommer vi ikke utenom fenomenet interferens. Interferens Når du kaster to steiner på et stille vann, brer to sirkelformede bølger seg ut fra der hvor steinene traff. Hvor bølgene møtes, opptrer fenomenet overlagring (superposisjon): Hvor to bølgetopper møtes, blir bølgetoppen dobbelt så høy, hvor to bunner møtes, blir resultatet dobbelt så dyp bunn. Vi kaller det positiv overlagring. Hvor topp møter bunn, blir utslaget null; negativ overlagring! I øyeblikket etterpå går bølgene videre som før, helt upåvirket av kollisjonen. Dypper vi to pinner ned i vannet med konstant frekvens, får vi kontinuerlige sirkelbølger ut fra dyppstedene. Disse vil når de møtes, overlagres og etter hvert får vi et slikt mønster som figur 4 viser. Dette kalles et interferensmønster eller Moire-mønster. 5
Figur 4. Interferensmønster fra to punktkilder, 1 og 2. I pilenes retning har vi strålene hvor bølgetogene brer seg. Hvis vi tenker oss at de svarte ringene er bølgebunner og de lyse bølgetopper, ser vi at vi har stråler utover hvor vi har klar veksling mellom bunner og topper. Der møtestopper fra begge bølgene og bunner fra begge. Vi får stråler med store bølgeutslag, hvor bølgene beveger seg utover i strålens retning, Mellom strålene har vi mørke partier hvor topper møter bunner. Der er da bølgeutslagene små eller null. Så lenge pinnene svinger med samme frekvens, og ikke flytter seg, er interferensmønsteret stabilt. Og legg merke til: Strålene halverer vinkelen mellom bevegelsesretningen til de to strålene som møtes i punktet! Hvis frekvens og posisjon ikke er fast, vil mønsteret begynne å flytte på seg, noe som vi skal se vil være helt ødeleggende for opptaket av et hologram. Interferens og holografi Lys oppfører seg i mange sammenhenger som om det hadde samme natur som en bølge. Blant annet gir monokromatisk lys fra to punktformede lyskilder som svinger i takt (de er koherente), et klart interferensmønster. Vi får stråler ut som på figur 4 med mørke partier imellom. Setter vi en fotografisk film der hvor et slikt mønster brer seg, vil den bli svertet der hvor strålene treffer, men ikke ellers. Dette er et enkelt hologram. Framkaller vi filmen (med beliking), setter den på plass igjen og tenner bare den ene lyskilden, vil bølgefronten på baksiden av filmen bli identisk med hva den var da det var to kilder. Plasserer vi et øye bak filmen, vil det se to lyskilder! Ved opptak av alle hologram er det interferensmønsteret mellom lys direkte fra laseren og lys reflektert fra motivet, som blir registrert på filmen. Figur 5 prøver å illustrere den kompliserte bølgefronten som brer seg ut fra et utstrakt legeme ved et hologramopptak 6
Figur 5. Lys fra alle punktene på et legeme setter seg sammen til en uhyre komplisert bølgefront, her visualisert ved krukkeformede fronter som brer seg mot høyre. Belyses motivet med lys fra en laser samtidig med at noe lys fra laseren får treffe filmen direkte. Dette direkte lyset kalles referansestrålen. Denne referansestrålen prøver en ved hjelp av linser og speil å la få plane bølgefronter. Dette er på figur en illustrert ved de rette, parallelle linjene som kommer inn på skrå fra venstre. (Avstanden mellom bølgefrontene i forhold til krukkas størrelse er selvsagt helt feil!) Det lyset som krukka reflekterer, må en tenke seg oppstår som individuelle kulebølger fra hvert punkt på krukka. (antydet som småsirkler) Disse slår seg sammen ved overlagring til en komplisert resultantbølge. Den er antydet med krukkeskallene som brer seg mot høyre. (Dette må ikke misforstås dit hen at et punkt i denne fronten bare inneholder informasjon om ett punkt på krukka!). Siden det er ganske vanlig i holografisk litteratur å illustrere bølgefrontene fra et legeme på den måten jeg har gjort, faller jeg for fristelsen til å gjengi noen strofer fra De rerum natura av naturfilosofen Titus Lucretius Carus: Next (for tis time) my Muse declares and sings What those are we call Images of Things, Which like thin Films from Bodies rise in Streams, Play in the air and dance upon the Beams. A Stream of Forms from every Surface flows, Which may be call d the film or Shell of those, Because they bear the Shape, they show the Frame And Figure of those Bodies whence they came. (Lucretius levde i det første hundreåret før Kristi fødsel, og han var en epikureisk naturfilosof. Han hevdet at alt skyltes atomene, og han forkastet enhver tanke om at ting skjedde fordi det var en hensikt med det. Han var imot troen på en guddommelig styring og sjelens udødelighet. Han skrev 7
seks bøker på rim om hvordan han mente naturen fungerte. De er samlet i De rerum natura og den er utgitt på norsk med tittelen Lucrets: Om tingenes natur ). Hvordan lages et hologram? Laseren brukes som lyskilde fordi den gir lys hvor alle bølgene (eller fotonene) svinger med samme frekvens, og i takt innenfor et gitt lengdeutsnitt av strålen. Dette kalles koherent lys. Hvis legemet som reflekterer lyset fra laseren er i ro, får vi et stabilt interferensmønster. Ved å plassere en film slik som antydet på figur 5, og den holder seg i ro under eksponeringen, vil et uhyre finmasket mønster av mørke og lyse partier, interferens mønsteret, avtegne seg på filmen. (antydet med mørke felter) Figur 6 viser i litt mer detalj hvordan en innretter seg ved et hologramopptak. Dette viser en forenklet geometri i oppsetningen hvor referansestrålen bare tilnærmelsesvis har plane bølgefronter; de er kuleformede rundt et sentrum som ligger forholdsvis langt unna filmen. Denne tilnærmelsen gir et lite avvik i motivets perspektiv, men det er ofte uten betydning og metoden blir derfor mye brukt til enkle hologrammer. Legg merke til at lyset som reflekteres fra koppen, og referansestrålen danner et interferensmønster før de når fram til filmen! Figur 6. Enkelt oppsett for opptak av et transmisjonshologram Bevegelsene som objekt og film kan ha i forhold til referansestrålen, må holde seg innenfor en halv bølgelengde for lyset som blir brukt (ca. en titusendels millimeter). Beveger en del av motivet seg så mye under eksponeringen, flytter interferensmønsteret seg nok til at sølvkornene i de partiene som hittil har vært mørke, også belyses, og interferensmønsteret blir visket ut. Når vi ser på hologrammet etterpå, vil denne del av motivet opptre som en svart flekk. Med de vanligste laserne er eksponeringstiden ofte flere sekunder. Da er det lett å forstå at en ofte får problemer med bevegelser og vibrasjoner under hologramopptak! Trafikk utenfor huset og høyt snakk gir ofte nok vibrasjoner til at bildet forsvinner. En holograf jobber derfor vanligvis på et vibrasjonsisolert bord. Det er gjerne en flere hundre kilos tung 8
bordplate som hviler på en eller flere luftputer. Etter at monteringsarbeidet er klart, forlater holografen rommet et kvarters tid for at alt skal falle til ro før laseren slås på. Hvorfor ser vi noe? Når hologramopptaket er over og filmen framkalt, kan en sette den tilbake på sin plass på holografibordet. Slår en på referansestrålen igjen, vil en se motivet på sin opprinnelige plass selv om en i mellomtiden har tatt det bort. Referansestrålen sammen med det framkalte hologrammet er nok til fullstendig å gjenskape den opprinnelige bølgefronten! (illustrert på figur 7). Figur 7. Det framkalte hologrammet belyses med referanselyset. Bølgefrontene som objektet sendte ut under opptaket, blir nøyaktig gjenskapt. Jeg skal prøve å gi en forklaring på dette uten å bruke matematikk. I figur 8 ser du et forenklet hologram med sine tette og åpne felter etter interferensmønsteret. Interferensmønsteret er etter framkalling og bleiking blitt til lagvise avleiringer av sølvbromidsalt, adskilt av områder med bare gelatin. I den bleika filmen blir det altså bare gjennomskinnelige felter med ulik brytningsindeks (det er derfor misvisende å tegne sølvbromidene som svarte felter, alt er bare klart, men med ulikhet i brytningsindeks). Ulik brytningsindeks gir opphav til speiling (det er derfor vi kan se en glassplate nedsenket i reint vann). Referansestrålen kommer inn på skrå fra venstre, treffer de halvgjennomskinnelige speilene av sølvbromid. Der vil mye lys gå uendret gjennom, mens noe blir reflektert. Og siden speilene i hver punkt ligger i halveringsplanet mellom referanselyset og lyset fra motivet, vil det reflekterte lyset gå som det kom fra motivet! Dette vil skje i alle punkter i filmen, og dermed blir det reflekterte lyset på baksiden bli an kopi av lyset som en gang gikk fra motivet. Et øye på baksiden av filmen, som ser mot den, vil se krukka på andre sida, selv når den er tatt bort! 9
Figur 8. Lyset fra motivet gjenskapes Den hologramtypen vi her har beskrevet, kalles et transmisjonshologram, siden lyset fra referansekilden må gå gjennom filmen før det treffer observatørens øye. Ved betraktning må referanselyset være monokromatisk (ensfarget) og helst av samme farge som laserens lys. Brukes hvitt lys (mangefarget), vil hver farge gi hvert sitt bilde, litt forskjøvet i forhold til hverandre, noe som vil gi et svært uklart bilde med regnbuespill. Det faller langt utenfor rekkevidden av dette lille heftet å forklare hvordan de mange andre hologramtypene lages, og hvordan bildet oppstår. Jeg skal i stedet prøve å gi en oversikt over de hologramtyper som finnes, og hvilke egenskaper som kjennetegner dem. Ulike hologramtyper. Transmisjonshologrammet. Dette er den typen vi hittil har behandlet. Med laser til lyskilde er disse uslåelige når det gjelder klarhet og dybdeskarphet. At en må bruke laser til belysning er imidlertid også deres store svakhet. For å unngå dette problemet lages stort sett transmisjonshologram som regnbuehologram. Dette er kopier av ordinære transmisjonshologram laget slik at parallaksen i vertikal retning er ofret på belysningens alter. Disse har flott dybdevirkning i horisontal retning, men bare et spill i regnbuefarger i vertikal retning. (Du ser at bildet blir flatt hvis du holder hodet på skakke, slik at øynene ligger på en loddrett linje). Regnbuehologram må vanligvis henge fritt i rommet siden belysningen skal komme inn fra baksiden. Ønsker en å henge dem på veggen, kan også det la seg gjøre: En setter et speil bak dem og belyser dem fra forsiden! En får da et speilregnbueholologram. Disse vil for betrakteren skille seg fra de vanlige fleksjonshologrammene som henger på veggen, ved at de er mer lyssterke enn disse, og har det omtalte spillet i regnbuens farger i stedet for romvirkning i vertikal retning. En helt spesiell type transmisjonshologram er stereogrammet, også kalt integral-, multiplex-, eller Cross-hologram. Disse er bygd opp av en serie tynne vertikale striper, hvor hver stripe er et holografisk opptak av et vanlig fotografisk bilde. Når bildet bak en serie nabostriper utgjøres av enkeltbildene i en levende film, kan vi oppleve bevegelsene i denne filmen når vi beveger oss foran hologrammet. I vertikal retning har integralhologrammet regnbuespill. Det store hologrammet av jazzmusikeren Dizzie Gillsepie er et slikt hologram; går du forbi bildet, tar han trompeten fra munnen og sender deg et varmt smil! 10
Refleksjonshologrammet Refleksjonshologrammet er tatt opp med en annen geometri enn transmisjonshologrammet. Referansestrålen kommer da inn fra motsatt side av motivet, og da blir strålene i interferensmønsteret blir tilnærmet parallelle med filmoverflaten. De halvgjennomskinnelige speilene i filmen blir liggende langs disse, og etter framkalling tjene som mange småspeilende flater bak hverandre innover i filmen. Når lys så kommer inn på filmen i referansestrålens retning, vil refleksjonene fra de speilende lagene bak hverandre, gi positiv overlagring og dermed en kraftig refleksjon, og et holografisk bilde for en observatør. Lys med en annen bølgelengde enn den som passer til avstanden mellom småspeilene, vil slokkes ut ved negativ overlagring, og dermed intet bilde. Dette gjør at slike hologram kan belyses med vanlig hvitt lys ved betraktning. Alle de bølgelengdene som ikke passer til avstanden mellom speilene, vil slokkes ut og bare en farge vil rekonstruere motivet. Dette er vanligvis en farge nær fargen til laseren som ble brukt ved opptaket, gjerne gulaktig med en HeNe-laser. Med kjemisk behandling av filmen før eksponeringen, kan en svelle/krympe gelatinen og slik endre avstandene mellom småspeilene, og få hologrammer som rekonstruerer bildet ved andre bølgelengder. Dikromathologrammene Her er det ikke brukt sølvbromid i emulsjonen, men dikromat, som også er et lysømfindtlig stoff. Disse hologrammene er klare og lyssterke, og gir bilde i nesten all slags lys. De egner seg derfor svært godt til smykker og pyntegjenstander som ikke kan henge i ro under en lampe. Problemet med disse har vært at dikromat er svært lite ømfintlig for lyset fra HeNe-laseren. En har derfor måttet bruke svært kostbare lasere for å få nok energi /passende bølgelengde. Trykkhologrammer Trykkhologrammer er resultatet av bestrebelsene på å lage hologram i millionopplag. Den vanlige fotografiske metoden egner seg ikke for serier mye over tusen, og har ikke kunnet tilfredsstille ønsket om å gjengi hologram i bøker, aviser, tidsskrifter og reklamebrosjyrer. I de trykte (embosserte) hologrammene er mønsteret i det opprinnelige morhologrammet overført via en såkalt fotoresist til et overflatemønster i den metalliske trykkeplaten. Disse kan trykke i svært lange serier, og prisen blir da også ganske lav. Siden disse hologrammene skal festes til et lystett underlag, er de selvsagt laget som refleksjonshologram. I trykkeprosessen kan en ikke få med de mange lagene med små speil fra de vanlige refleksjonshologrammet. Men skal en få et klart bilde, må en ordne seg slik at bare en bølgelengde i lyset gjenskaper motivet. Slike hologram lages derfor som regnbuehologram. En ofrer parallaksen i vertikal retning, og oppnår da at betraktningsvinkelen foran bildet bestemmer hvilken farge som gjengir motivet. Vi får den før omtalte regnbuevirkningen ved bevegelse opp og ned. Hologram av bevegelige motiver. En alvorlig begrensning ved opptaket av hologrammer er at mikroskopiske bevegelser vil viske ut sporene av interferens mønsteret på filmen, og dermed slette hele bildet. Dette kan i prinsippet motvirkes på to måter: enten stoppe bevegelsene eller la eksponeringen skje så fort at bevegelsen ikke rekker å bli stor nok. For holografer som ikke har råd til en laser til en halv million og oppover, er fjerning av alle bevegelser uunngåelig. Selv med vibrasjonsisolert utstyr er det selvsagt umulig for disse å jobbe med levende motiver, og vanskelig med tynne og myke som tekstiler og strå. 11
Den kostbare måten, som gir kort nok eksponeringstid, krever en såkalt pulslaser. Den sender ut nok energi for et opptak i løpet av noen få nanosekunder (milliarddels sekund). På så kort tid blir de fleste bevegelser til levende motiver for små til å slette mønsteret på filmen. Alle portretter og bilder av levende dyr er tatt med pulslaser. Det dyprøde lyset fra pulslaseren har en tendens til å trenge litt inn i huden vår før det reflekteres. Dette gjør at objektet må sminkes med spesielle kremer for å motvirke dette, og dermed unngå en voksaktig virkning i huden. Flerfargede hologrammer En passende sammensetning av de tre spektralfargene rødt, blått og gult gir oss et inntrykk av hvitt lys, og de kan kombineres til å gi oss inntrykk av enhver farge i spekteret. Dette har en også greid ved holografi, men en må ha laser(e) med de tre spektralfargene og en film som er følsom for alle tre. Slike lasere er dyre, filmene ufølsomme og opptakene vanskelige. Slike fullfargehologrammer er derfor produkter av måneders arbeid på forskningslaboratorier, og uhyre sjeldne. Ved kjemisk behandling av filmen kan en som nevnt krympe/svelle gelatinen slik at en kan få refleksjonshologram med den farge en ønsker. Hvis en tar opp hologram av flere objekter etter hverandre på samme filmen og med kjemisk behandling mellom hver eksponering, kan de ulike objektene i motivet gjenskapes i ulike farger. Disse pseudofargehologrammene er arbeidskrevende å lage, og kan ikke kopieres, og blir derfor også relativt sjeldne. Multihologrammer Multihologrammer har jeg valgt å kalle den store gruppen av hologrammer hvor flere motiver er eksponert inn på samme film. De kalles også animerte, eller bare dobbelteksponerte hvis de bare har to kanaler. Dette kan gjøres slik at en ser alle motivene samtidig, men den vanligste måten er å tegne dem inn med noe ulik retning på referansestrålen. En opplever da at hologrammet viser flere motiv etter hverandre når en f. eks. går forbi det. Målestokk De flest hologram gjengir motivet i naturlig størrelse. Unntaket er selvsagt integralhologrammet som er produsert fra vanlige fotografier/film. Her kan vi få forminskning, og til og med hologram av hele landskapsscener. Ved hjelp av linser og speil er forminskning mulig ved de vanlige hologrammene også, men tap i dybde og synsfelt er vanlig. Siden laserne har begrenset energi, vil det området de kan opplyse værebegrenset. Landskapshologram er selvsagt umulig. Det største rommet det er laget hologram av, er så vidt jeg vet en bar med mennesker som spiller poker. Og problemet med lanskapshologram er ikke bare begrenset av laserens lysstyrke; laserens koherenslengde blir også en begrensende faktor. Den forteller oss i hvor stort lengdeutsnitt av strålen fotonene svinger i takt. Den kan være fra noen få cm i noen lasere til et par meter i andre. Ved et hologramopptak må ikke noe av lyset som når filmen som referansestråle eller reflektert lys fra motivet, ha en større forskjell i tilbakelagt veilengde fra laseren til film enn koherenslengden. Derfor blir den maksimale dybdeskarphet i hologrammet begrenset omtrent til koherenslengden. 12
Holografiens anvendelsesområder Vi skal her i hovedsak se på anvendelsen av holografiske bilder. Bruken av teknikken på andre områder skal vi komme inn på til slutt. Markedsføring Det første hologrammet som ble verdensberømt i forbindelse med markedsføring, ble vist i New York i 1971. Det var et stort hologram av en damehånd som holdt et kostbart diamantsmykke. Det ble hengt opp i utstillingsvinduet til juvelerfirmaet Cartier på en av New Yorks avenyer. Hånden med smykket stakk ut gjennom vinduet og ut på fortauet. Oppmerksomheten det vakte, kan du sikkert selv tenke deg. Siden har vi opplevd hele holografiske utstillingsvinduer og trykte hologram i tidsskrifter, bøker, aviser og brevark. På messer og utstillinger vises stadig oftere hologram fra firmaer som enten vil vekke oppsikt eller markere seg som en dynamisk bedrift, eller rett og slett for å vise et produkt som de ikke kan/vil sende av gårde dit. Figur 8. Cartiers berømte damehand med juvelsmykke. I museer Museene har mange gjenstander som ikke er tilgjengelige for det brede publikum. Det kan være fordi det ikke er plass i utstillingslokalene, fordi gjenstandene ikke tåler lys, eller at de er for verdi- 13
fulle og ikke kan stilles ut uten kostbart vakthold. I mange av disse tilfellene kan en lage et hologram av tingen og stille ut det. I de fleste land blir kunst- og kulturgjenstander sentralisert fra distriktene de blir funnet/laget i, til de store sentralmuseene som har ekspertise og muligheter til å bevare dem. Distriktsmuseene hvor folket føler tilknytning til gjenstandene, blir imidlertid stående ganske tomhendte igjen. På samme måte har også våre kirker blitt tømt for mange av sine skatter, spesielt etter at elektrisk oppvarming gjorde dem for tørre. Også i slike tilfeller kunne et hologram til en viss grad erstatte tapet av noen gjenstander. Foreløpig er det bare Sovjetsamveldet som har gått systematisk inn på dette området. Der har de store museene sine egne holografilaboratorier, og det er rutine å sende hologram av de fineste gjenstandene tilbake til lokalmuseet. For å spre kjennskapet til landets sentrale kulturskatter, har de satt opp hologrambusser og -tog som de kan nå ut til den ytterste avkrok med. Til det samme formålet har de også tatt i bruk hologramutstillinger i de store byene i utlandet. Vesten ligger på dette området lang etter, men visse tegn tyder nå på at vi skal komme etter; Victoria & Albert-museet i London åpnet høsten-88 et holografilaboratorium til 10 millioner kroner! Våren-87 fikk British Museum et holografilaboratorium til å lage hologram av museets myrmann. Faren for at påvirkningen fra lufta skulle ødelegge den gjorde at museet gikk til dette banebrytende skrittet. Museet ble svært godt fornøyd med resultatet, og framhever at hologrammet gjør det mye lettere for publikum å studere myrmannen på nært hold. Museene har også en del masker/former hvor ansiktene/avstøpningene ikke lenger finnes, og hvor formene ikke tåler at nye avstøpninger lages. Også her kan holografen tre hjelpende til; Hvis en nemlig tar et hologram av innsiden av masken, og hologrammet snus ved betraktningen, vil en få et vrengt (pseudoskopisk) bilde av gjenstanden. Hologrammet gir da et prespektivriktig bilde av gjenstanden som har vært inne i forma! Kunst Holografien representerer en helt ny måte å lage bilder og skulpturer på, og hologrammene har helt unike kvaliteter. En kan få fram de forunderligste farge- og dybdevirkninger, og med multihologramteknikken kan flere scener tre fram etter hverandre, eller samtidig. Slike effekter blir ofte utnyttet av holografikunstnere, eller de inkorporerer hologram i sine etablerte uttrykksformer. Holografien tatt i bruk i kunsten ser av en eller annen grunn ut til å værebegrenset til de store land. Flest kunstnere finner vi i USA, men England, Tyskland og Frankrike ligger ikke langt etter. I Norden er det så vidt jeg vet bare en kunstner som bruker holografi som uttrykksform. Han er dansk og heter Frithioff Johansen. I Coventry-katedralen i England har de laget en holografisk utsmykning som bærer tittelen Stations of the Cross. Der fikk de en billedhogger til å lage skulpturframstillinger av hendelser i Jesu lidelseshistorie, og disse fikk de så laget hologram av som de hengte opp. Andre anvendelser av holografi Interferometri 14
Tar man et hologram av en gjenstand, framkaller det og setter det tilbake på plass uten å forandre noe på det opprinnelige oppsettet, vil det holografiske bildet falle helt sammen med gjenstanden som fortsatt står der. Har objektet i mellomtiden flyttet seg litt, eller endret litt form, vil observatøren se et karakteristisk interferensmønster (se figur 9). Her har Figur 9. Interferometrisk test av et ikonmaleri. De små uregelmessighetene i interferensmønsteret tyder på skader og feil. en først tatt et hologram av maleriet, og så satt det litt under press ved fotograferingen gjennom det framkalte hologrammet. Hvor det er åpne eller skjulte svekkelser i maleriet, får vi disse tydelige uregelmessighetene i interferensmønsteret. Denne såkalte ikke-destruktive analysemetoden ved testing av svakheter og vibrasjonstendenser i konstruksjoner er mye anvendt. Deformasjoner på ca. en titusendels millimeter blir synlige på denne måten. Datalagring Når et hologram lages, når bølger fra alle deler av motivet fram til alle deler av filmen. Ethvert punkt på filmen inneholder derfor informasjon om alle punktene i motivet. Om et hologram ødelegges, vil en likevel ved å variere observasjonsvinkelen kunne se alle deler av motivet (noen deler vel og merke svakt). Informasjonen i et hologram går derfor ikke lett tapt. Hologrammet representerer derfor et kompakt og lite sårbart datalager. Sikring mot forfalskning Å lage et hologram er vanskelig, og krever mye spesialutstyr, spesielt trykkhologram. At et hologram er vanskelig å kopiere for ukyndige, har ført til at de blir brukt som vannmerke på kredittkort for eksempel. Mest kjent er vel duen på Visakortene. Den første pengeseddelen hvor dette ble tatt i bruk, var en 10-dollarseddel som ble utgitt i Australia i forbindelse med landets 200- årsjubileum. På begge sider av denne seddelen finner vi et holografisk framstilt diffraksjonsbilde av Kaptein Cook. De tekniske anvendelser av holografi er så utallige at dette heftet bare får berørt toppen av isfjellet. Og enda er teknikken bare tretti år gammel! 15
Olav Skipnes 16