HOLOGRAFIA OBRAZY TRÓJWYMIAROWE, Swiat Nauki, Swiat Nauki Mix
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 1 of 3
Technologie
Holografia - otrzymywanie obrazów trójwymiarowych
Działoptykistosowanejzajmującysięotrzymywaniemobrazów
przestrzennych nazywa się holografią. Uzyskanie obrazu
holograficznego składa się z dwóch etapów: zapisu i
odtwarzania.
Zapis polega na fotograficznym zarejestrowaniu obrazu
interferencyjnego wytworzonego przez dwie fale spójne (o tej
samej fazie): jedną z
lasera
po ewentualnym odbiciu od
zwierciadła jak na rysunku obok (fala odniesienia), i drugą
pochodzącą odoświetlonegorównieŜlaseremprzedmiotu(fala
przedmiotowa).
Uzyskany po wywołaniu hologram zawiera odpowiednio zakodowaną informację o amplitudzie i
fazie fali pochodzącej od przedmiotu. Zapis ma postać szeregu prąŜków i pierścieni
interferencyjnych. Zwykłe zdjęcie zawiera informacje jedynie o amplitudzie i w przypadku
fotografii barwnej, o kolorze, która zaleŜy od częstotliwość. Rejestrowanie dodatkowo fazy fali,
pozwalanatrójwymiaroweoglądanieprzedmiotów.
Odtwarzanie hologramu polega na oświetleniu hologramu,
przy czym światło spójne, niezbędne przy zapisie, nie jest
konieczne przy jego odtwarzaniu. W wyniku dyfrakcji fali
odtwarzającejnatreścihologramupowstająfaleugięte,które
tworzą dwa obrazy przestrzenne, oddzielone od siebie: jeden
rzeczywisty,drugipozorny.
Przełamaniehologramunawieleczęścinieniszczyinformacjiw
nich zawartych. Oświetlenie części hologramu daje równieŜ
obraztrójwymiarowy,tylkoomniejwyraźnychszczegółach.Na
jednym hologramie moŜna zarejestrować wiele róŜnych
obrazów i kolejno je odtwarzać bez zakłóceń ze strony
pozostałych.DziękitemumoŜnaotrzymaćbarwneobrazyprzedmiotów.
W jednym z wariantów holografii barwnej przedmiot oświetla się trzema wiązkami światła o
róŜnych kolorach. Wiązki te stosuje się równieŜ do odtworzenia hologramu, tak, Ŝe z jednej
czarnobiałej błony w wyniku nałoŜenia trzech hologramów uzyskuje się trójwymiarowy obraz
kolorowy.
Zapishologramu
Odtwarzaniehologramu
Wykorzystanie
Oczywiście od razu mamy na myśli telewizję i kino trójwymiarowe czyli holowizję. Niestety do
wprowadzeniaholowizjipozostałodorozwiązaniasporoproblemówtechnicznych.
Wymienimyobecnezastosowaniahologramów:zabezpieczenieprzedfałszowaniemdokumentów
(banknoty,kartybankowe)itowarów,szyfrowanieinformacji,rozpoznawanieobiektówiichcech
wspólnych (medycyna wykrywanie komórek rakowych), pamięci holograficzne (terabajtowe
HDD), holografia akustyczna (medycyna i defektoskopia), przemysł rozrywkowy (ruchome
obiektywdyskotekach).
Na poczatku 2005 roku zaczęto wprowadzać nowy typ nośnika
danych,opartynazapisieholograficznym.DziękitemunakrąŜkach
o średnicy płyty CD moŜliwe jest zmagazynowanie nawet 200 GB
danych. Nowe nośniki nazwano HMD (Holographic Media Disc). Do
zapisu wykorzystują one warstwę polimerów, które przechowują
dane zapisane w postaci dwuwymiarowej matrycy. Jej zawartość
moŜe być odczytana po przejściu przez nią promienia lasera,
padającego na specjalny detektor. Prędkość odczytu zapisanych w
tensposóbdanychosiągaok.200MB/s.RozpoczętorównieŜpróbną
produkcję nagrywarek HMD. W niedalekiej przyszłości format HMD
najprawdopodobniej całkowicie wyprze z rynku starzejące się juŜ
płytyCD.
Holograficzne obrazy moŜna uzyskiwać równieŜ dla niewidzialnych
długości fali np. podczerwieni, nadfioletu, promieni Roentgena czy
gamma. Wykorzystuje się to do badań naukowych. Przykładowo
polscy fizycy z Akademii Górniczo Hutniczej i Uniwersytetu
Strukturaatomowasubstancji
2008-03-29
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 2 of 3
Jagiellońskiego uŜywając promieni gamma uzyskali ostry obraz
holograficzny kryształu o rozdzielczości lepszej niŜ 0,1 nm. Wiązka
rozpraszana była na jądrach atomów substancji w szczególny sposób, zwany efektem
Mossbauera. Specjalne czujniki rejestrują następnie skutki interferencji rozproszonego i
nierozproszonegopromieniowania,adanesązapisywanewpostacidwuwymiarowegohologramu.
Komputerowa analiza hologramu pozwala na odtworzenie obrazu sąsiadujących atomów (a
dokładnie ich jąder) tworzących daną substancję. Holografia nie dostarcza informacji o
pojedynczychatomach,pozwalazatonauzyskanieinformacjiotrójwymiarowejstrukturzecałej
próbki.
wykonanametodąholograficzną
Zdj
ę
cia i znaki holograficzne
Nie są to w zasadziehologramyale znaki optycznie zmienne. Wykonane są
one wielowarstwowo, których dwa lub więcej motywów graficznych
widocznych jest naprzemienne, w zaleŜności od kąta patrzenia (zmiana
góra/dół lub lewo/prawo). Oglądając znak holograficzny obserwujemy róŜne
efekty:przejściejednegoobrazuwdrugipłynnielubskokowo,wyświetlanie
jednego motywu graficzny, powiększającego się i zmniejszającego w
zaleŜnościodkątapatrzenianaobrazlubwraŜenietrójwymiarowości.
Taką technikę uŜywa się do skutecznego zabezpieczenia dokumentów i
towarów. Dzięki mieniącym się szczegółom weryfikacja moŜliwa jest gołym
okiem i odbywa się błyskawicznie. Nie ma Ŝadnej moŜliwości skopiowania tych znaków
dostępnymi metodami uŜycie fotokopiarek, skanerów i innych technik kopiowania jest
nieskuteczne.
Fotografia i kino przestrzenne
WidzenieprzestrzennemoŜliwejesttylkowtedy,gdyczłowiek(lubzwierzę)patrzynaświatparą
oczu.Obrazy,jakiepadająnasiatkówkęjednegoidrugiegooka,niecosięróŜnią.Nicdziwnego,
skorooczyoddalonesąodsiebieookoło6,5cm.KaŜdewięcpatrzynaobserwowanyprzedmiot
pod nieci innym kątem. Te dwa róŜne obrazy trafiają do mózgu, który analizuje róŜnice, jakie
występująpomiędzyobydwomaobrazamiinapodstawietychróŜnicwyliczaodległość,wjakiej
znajdujesięobserwowanyobiekt.
Mózg nie tylko analizuje róŜnice obrazów. Jest jeszcze wiele innych wskaźników
podpowiadającychnaszemumózgowi,jakwidziećtrójwymiarowo.Kiedyczłowiekporuszasię,np.
okrąŜasześcian,towidzijakzzakrawędziwyłaniasiękolejnaścianabryłyijakwtrakcieruchu
jednejejkrawędziepozornieskracająsię,innezaśwydłuŜają.Zestawiająckolejneobrazy,jakie
powstają na siatkówce oka w trakcie takiego ruchu, mózg potrafi stworzyć wyobraŜenie o
przestrzennymwyglądziebryły.Kolejnąwskazówką,którapozwalamózgowinawprowadzeniedo
naszego widzenia trzeciego wymiaru, są światłocienie. Na przykład po nierównomiernym
oświetleniu ścian orientujemy się, Ŝe nie jest płaskim kwadratem, lecz stanowi bryłę
przestrzenną. To, co jest ciemniejsze , wydaje się głębiej i dalej. W róŜnicach odległości
orientujemy się równieŜ wtedy, gdy nasze oko ustawia ostrość wzroku czyli dokonuje tzw.
akomodacji soczewki, a takŜe gdy zmienia się wzajemne połoŜenie gałek ocznych, np. robimy
zezazbieŜnego,byprzyjrzećsięczemuś,cojestbliŜej.RównieŜwyglądprzedmiotówpodpowiada
mózgowi,jaksąonerozmieszczonewprzestrzeni.
Zdj
ę
cia i kino przestrzenne
Wykonujemy dwa zdjęcia zrobione z dwóch aparatów odsuniętych od siebie na odległość mnij
więcejrozstawuoczuczłowieka.Takieparyzdjęćtrafiająodobróbkicyfrowej.Wjednymzdjęciu
czarne elementy zamieniane są na czerwone, a w drugim na niebieskie. Następnie naleŜy je
nałoŜyć na siebie z pewnym nieduŜym przesunięciem. Kiedy patrzy się na te zdjęcia bez
okularów, wyglądają dziwacznie. Trochę rozmazane, z nierzeczywistymi kolorami. Aby widzieć
przestrzenniezakładamyokularyzfiltramibarwnymi.KaŜdyzbarwnychfiltrówprzepuszczatylko
jeden z obrazów przeznaczony tylko dla jednego oka. Dzięki temu do lewego oka trafia
wyłączniezdjęciezrobione przezobiektyw, któryznajdował sięzlewejstrony, a do prawegoz
prawej.Obserwacjatychdwóchobrazów.odseparowanychdziękibarwnymfiltrom,powodujew
mózgupowstaniewraŜeniatrójwymiarowości.
Napodobnychzasadachtworzysiętrójwymiarowefilmy.Najciekawszefilmytworzyamerykańska
2008-03-29
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 3 of 3
wytwórnia IMAX, która uŜywa taśmy filmowej o dziesięciokrotnie większej klatce niŜ w
normalnymkinie.Filmujeobrazprzezdwaobiektywy.Obaobrazysą przepuszczaneprzezdwa
filtry i nakładane są na siebie na ekranie. RóŜnica polega tylko na tym, Ŝe zamiast filtrów
kolorowychwkiniestosujesiębezbarwneszkła,róŜniącesiępolaryzacjąświatła.Abypoczućsię
nie jak widz tylko uczestnik akcji IMAX wykorzystuje jeszcze kilka dodatkowych atutów, by
pogłębić nasze wraŜenie trójwymiarowości. Szybko poruszająca się kamera, efekty dźwiękowe
orazfakt,Ŝeobrazoglądamynaniespotykaniewielkimekranie(25na33m).Dziękinimtwórcy
filmów sięgają do mechanizmów odczuwania trzeciego wymiaru sprzęŜonych nawet z
zachowaniemsiębłędnikaiodpowiedziąfizjologicznącałegoorganizmu.Mózgczłowiekaczujesię
wtymkinietakmocnooszukany,ŜenawskuteksamychwraŜeńwzrokowych,podczasnp.scen,
w których kamera leci nad kamieniołomem, widź odczuwa prawdziwe przeciąŜenia, a Ŝołądek
naprawdępodchodzimudogardła.
Są to wszystko tylko wraŜenia. Prawdziwe zdjęcia przestrzenne to holografia. MoŜe kiedyś
będziemyoglądaćrównieŜfilmyholograficzne.
Technologie
2008-03-29
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl chiara76.opx.pl
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 1 of 3
Technologie
Holografia - otrzymywanie obrazów trójwymiarowych
Działoptykistosowanejzajmującysięotrzymywaniemobrazów
przestrzennych nazywa się holografią. Uzyskanie obrazu
holograficznego składa się z dwóch etapów: zapisu i
odtwarzania.
Zapis polega na fotograficznym zarejestrowaniu obrazu
interferencyjnego wytworzonego przez dwie fale spójne (o tej
samej fazie): jedną z
lasera
po ewentualnym odbiciu od
zwierciadła jak na rysunku obok (fala odniesienia), i drugą
pochodzącą odoświetlonegorównieŜlaseremprzedmiotu(fala
przedmiotowa).
Uzyskany po wywołaniu hologram zawiera odpowiednio zakodowaną informację o amplitudzie i
fazie fali pochodzącej od przedmiotu. Zapis ma postać szeregu prąŜków i pierścieni
interferencyjnych. Zwykłe zdjęcie zawiera informacje jedynie o amplitudzie i w przypadku
fotografii barwnej, o kolorze, która zaleŜy od częstotliwość. Rejestrowanie dodatkowo fazy fali,
pozwalanatrójwymiaroweoglądanieprzedmiotów.
Odtwarzanie hologramu polega na oświetleniu hologramu,
przy czym światło spójne, niezbędne przy zapisie, nie jest
konieczne przy jego odtwarzaniu. W wyniku dyfrakcji fali
odtwarzającejnatreścihologramupowstająfaleugięte,które
tworzą dwa obrazy przestrzenne, oddzielone od siebie: jeden
rzeczywisty,drugipozorny.
Przełamaniehologramunawieleczęścinieniszczyinformacjiw
nich zawartych. Oświetlenie części hologramu daje równieŜ
obraztrójwymiarowy,tylkoomniejwyraźnychszczegółach.Na
jednym hologramie moŜna zarejestrować wiele róŜnych
obrazów i kolejno je odtwarzać bez zakłóceń ze strony
pozostałych.DziękitemumoŜnaotrzymaćbarwneobrazyprzedmiotów.
W jednym z wariantów holografii barwnej przedmiot oświetla się trzema wiązkami światła o
róŜnych kolorach. Wiązki te stosuje się równieŜ do odtworzenia hologramu, tak, Ŝe z jednej
czarnobiałej błony w wyniku nałoŜenia trzech hologramów uzyskuje się trójwymiarowy obraz
kolorowy.
Zapishologramu
Odtwarzaniehologramu
Wykorzystanie
Oczywiście od razu mamy na myśli telewizję i kino trójwymiarowe czyli holowizję. Niestety do
wprowadzeniaholowizjipozostałodorozwiązaniasporoproblemówtechnicznych.
Wymienimyobecnezastosowaniahologramów:zabezpieczenieprzedfałszowaniemdokumentów
(banknoty,kartybankowe)itowarów,szyfrowanieinformacji,rozpoznawanieobiektówiichcech
wspólnych (medycyna wykrywanie komórek rakowych), pamięci holograficzne (terabajtowe
HDD), holografia akustyczna (medycyna i defektoskopia), przemysł rozrywkowy (ruchome
obiektywdyskotekach).
Na poczatku 2005 roku zaczęto wprowadzać nowy typ nośnika
danych,opartynazapisieholograficznym.DziękitemunakrąŜkach
o średnicy płyty CD moŜliwe jest zmagazynowanie nawet 200 GB
danych. Nowe nośniki nazwano HMD (Holographic Media Disc). Do
zapisu wykorzystują one warstwę polimerów, które przechowują
dane zapisane w postaci dwuwymiarowej matrycy. Jej zawartość
moŜe być odczytana po przejściu przez nią promienia lasera,
padającego na specjalny detektor. Prędkość odczytu zapisanych w
tensposóbdanychosiągaok.200MB/s.RozpoczętorównieŜpróbną
produkcję nagrywarek HMD. W niedalekiej przyszłości format HMD
najprawdopodobniej całkowicie wyprze z rynku starzejące się juŜ
płytyCD.
Holograficzne obrazy moŜna uzyskiwać równieŜ dla niewidzialnych
długości fali np. podczerwieni, nadfioletu, promieni Roentgena czy
gamma. Wykorzystuje się to do badań naukowych. Przykładowo
polscy fizycy z Akademii Górniczo Hutniczej i Uniwersytetu
Strukturaatomowasubstancji
2008-03-29
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 2 of 3
Jagiellońskiego uŜywając promieni gamma uzyskali ostry obraz
holograficzny kryształu o rozdzielczości lepszej niŜ 0,1 nm. Wiązka
rozpraszana była na jądrach atomów substancji w szczególny sposób, zwany efektem
Mossbauera. Specjalne czujniki rejestrują następnie skutki interferencji rozproszonego i
nierozproszonegopromieniowania,adanesązapisywanewpostacidwuwymiarowegohologramu.
Komputerowa analiza hologramu pozwala na odtworzenie obrazu sąsiadujących atomów (a
dokładnie ich jąder) tworzących daną substancję. Holografia nie dostarcza informacji o
pojedynczychatomach,pozwalazatonauzyskanieinformacjiotrójwymiarowejstrukturzecałej
próbki.
wykonanametodąholograficzną
Zdj
ę
cia i znaki holograficzne
Nie są to w zasadziehologramyale znaki optycznie zmienne. Wykonane są
one wielowarstwowo, których dwa lub więcej motywów graficznych
widocznych jest naprzemienne, w zaleŜności od kąta patrzenia (zmiana
góra/dół lub lewo/prawo). Oglądając znak holograficzny obserwujemy róŜne
efekty:przejściejednegoobrazuwdrugipłynnielubskokowo,wyświetlanie
jednego motywu graficzny, powiększającego się i zmniejszającego w
zaleŜnościodkątapatrzenianaobrazlubwraŜenietrójwymiarowości.
Taką technikę uŜywa się do skutecznego zabezpieczenia dokumentów i
towarów. Dzięki mieniącym się szczegółom weryfikacja moŜliwa jest gołym
okiem i odbywa się błyskawicznie. Nie ma Ŝadnej moŜliwości skopiowania tych znaków
dostępnymi metodami uŜycie fotokopiarek, skanerów i innych technik kopiowania jest
nieskuteczne.
Fotografia i kino przestrzenne
WidzenieprzestrzennemoŜliwejesttylkowtedy,gdyczłowiek(lubzwierzę)patrzynaświatparą
oczu.Obrazy,jakiepadająnasiatkówkęjednegoidrugiegooka,niecosięróŜnią.Nicdziwnego,
skorooczyoddalonesąodsiebieookoło6,5cm.KaŜdewięcpatrzynaobserwowanyprzedmiot
pod nieci innym kątem. Te dwa róŜne obrazy trafiają do mózgu, który analizuje róŜnice, jakie
występująpomiędzyobydwomaobrazamiinapodstawietychróŜnicwyliczaodległość,wjakiej
znajdujesięobserwowanyobiekt.
Mózg nie tylko analizuje róŜnice obrazów. Jest jeszcze wiele innych wskaźników
podpowiadającychnaszemumózgowi,jakwidziećtrójwymiarowo.Kiedyczłowiekporuszasię,np.
okrąŜasześcian,towidzijakzzakrawędziwyłaniasiękolejnaścianabryłyijakwtrakcieruchu
jednejejkrawędziepozornieskracająsię,innezaśwydłuŜają.Zestawiająckolejneobrazy,jakie
powstają na siatkówce oka w trakcie takiego ruchu, mózg potrafi stworzyć wyobraŜenie o
przestrzennymwyglądziebryły.Kolejnąwskazówką,którapozwalamózgowinawprowadzeniedo
naszego widzenia trzeciego wymiaru, są światłocienie. Na przykład po nierównomiernym
oświetleniu ścian orientujemy się, Ŝe nie jest płaskim kwadratem, lecz stanowi bryłę
przestrzenną. To, co jest ciemniejsze , wydaje się głębiej i dalej. W róŜnicach odległości
orientujemy się równieŜ wtedy, gdy nasze oko ustawia ostrość wzroku czyli dokonuje tzw.
akomodacji soczewki, a takŜe gdy zmienia się wzajemne połoŜenie gałek ocznych, np. robimy
zezazbieŜnego,byprzyjrzećsięczemuś,cojestbliŜej.RównieŜwyglądprzedmiotówpodpowiada
mózgowi,jaksąonerozmieszczonewprzestrzeni.
Zdj
ę
cia i kino przestrzenne
Wykonujemy dwa zdjęcia zrobione z dwóch aparatów odsuniętych od siebie na odległość mnij
więcejrozstawuoczuczłowieka.Takieparyzdjęćtrafiająodobróbkicyfrowej.Wjednymzdjęciu
czarne elementy zamieniane są na czerwone, a w drugim na niebieskie. Następnie naleŜy je
nałoŜyć na siebie z pewnym nieduŜym przesunięciem. Kiedy patrzy się na te zdjęcia bez
okularów, wyglądają dziwacznie. Trochę rozmazane, z nierzeczywistymi kolorami. Aby widzieć
przestrzenniezakładamyokularyzfiltramibarwnymi.KaŜdyzbarwnychfiltrówprzepuszczatylko
jeden z obrazów przeznaczony tylko dla jednego oka. Dzięki temu do lewego oka trafia
wyłączniezdjęciezrobione przezobiektyw, któryznajdował sięzlewejstrony, a do prawegoz
prawej.Obserwacjatychdwóchobrazów.odseparowanychdziękibarwnymfiltrom,powodujew
mózgupowstaniewraŜeniatrójwymiarowości.
Napodobnychzasadachtworzysiętrójwymiarowefilmy.Najciekawszefilmytworzyamerykańska
2008-03-29
Holografia, zdjęcia holograficzne, holograficzne badanie struktury, zdjęcia trójwymiar...
Page 3 of 3
wytwórnia IMAX, która uŜywa taśmy filmowej o dziesięciokrotnie większej klatce niŜ w
normalnymkinie.Filmujeobrazprzezdwaobiektywy.Obaobrazysą przepuszczaneprzezdwa
filtry i nakładane są na siebie na ekranie. RóŜnica polega tylko na tym, Ŝe zamiast filtrów
kolorowychwkiniestosujesiębezbarwneszkła,róŜniącesiępolaryzacjąświatła.Abypoczućsię
nie jak widz tylko uczestnik akcji IMAX wykorzystuje jeszcze kilka dodatkowych atutów, by
pogłębić nasze wraŜenie trójwymiarowości. Szybko poruszająca się kamera, efekty dźwiękowe
orazfakt,Ŝeobrazoglądamynaniespotykaniewielkimekranie(25na33m).Dziękinimtwórcy
filmów sięgają do mechanizmów odczuwania trzeciego wymiaru sprzęŜonych nawet z
zachowaniemsiębłędnikaiodpowiedziąfizjologicznącałegoorganizmu.Mózgczłowiekaczujesię
wtymkinietakmocnooszukany,ŜenawskuteksamychwraŜeńwzrokowych,podczasnp.scen,
w których kamera leci nad kamieniołomem, widź odczuwa prawdziwe przeciąŜenia, a Ŝołądek
naprawdępodchodzimudogardła.
Są to wszystko tylko wraŜenia. Prawdziwe zdjęcia przestrzenne to holografia. MoŜe kiedyś
będziemyoglądaćrównieŜfilmyholograficzne.
Technologie
2008-03-29
[ Pobierz całość w formacie PDF ]