El invento del Holograma

Holograma

Un técnico confecciona un holograma de una estatuilla en un laboratorio de la Universidad de Estrasburgo.

Holograma, método de obtener imágenes fotográficas tridimensionales. Las imágenes se crean sin lente alguna, por lo que esta técnica también se denomina fotografía sin lente. Las grabaciones reciben el nombre de hologramas (en griego, holos, 'todo'; gram, 'mensaje'). Los principios teóricos de la holografía fueron desarrollados por el físico británico de origen húngaro Dennis Gabor en 1947. La primera producción real de hologramas tuvo lugar a principios de los años sesenta una vez disponible el láser. A finales de los años ochenta se comenzó la fabricación de hologramas en color, así como de hologramas que cubrían desde la región del espectro de las microondas hasta los rayos X. También se crearon hologramas ultrasónicos utilizando ondas de sonido.

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PRODUCCIÓN

Un holograma se diferencia básicamente de una fotografía normal en que no sólo registra la distribución de intensidades de la luz reflejada, sino también la de fases. Es decir, la película es capaz de distinguir entre las ondas que inciden en la superficie fotosensible hallándose en su amplitud máxima, de aquellas que lo hacen con amplitud mínima. Esta capacidad para diferenciar ondas con fases distintas se logra interfiriendo un haz de referencia con las ondas reflejadas.

Así, en uno de los métodos de obtención de hologramas, el objeto se ilumina mediante un haz de luz coherente, un haz en el que todas las ondas se desplazan en fase entre sí y que se genera con un láser. En esencia, la forma del objeto determina el aspecto de los frentes de onda, es decir, la fase con la que la luz reflejada incide en cada uno de los puntos de la placa fotográfica. Parte de este mismo haz láser se refleja simultáneamente en un espejo o prisma y se dirige hacia la placa fotográfica; este haz se denomina haz de referencia. Los frentes de onda de este último, al no reflejarse en el objeto, permanecen paralelos respecto del plano y producen un patrón de interferencia con los frentes de onda de la luz reflejada por el objeto. Si éste es un punto, por ejemplo, los frentes de onda del haz reflejado serán esféricos; el patrón de interferencia producido en la película estarán entonces formados por círculos concéntricos, reduciéndose el espacio entre los círculos a medida que aumenta el radio.

El patrón de interferencia producido por un objeto más complicado también será mucho más complejo, por lo que la simple inspección del holograma resultante sólo descubrirá un complicado patrón de estructuras oscuras y claras que aparentemente no guardan ninguna relación con el objeto original. Sin embargo, si se contempla el holograma bajo luz coherente, se hará visible el objeto grabado; y si se contempla el holograma desde diferentes ángulos, el objeto también se ve desde distintos ángulos. El efecto tridimensional se consigue porque el holograma reconstruye en el espacio los frentes de onda que originalmente fueron creados por el objeto.

Este mecanismo se puede entender a la vista del ejemplo del holograma de un punto. La luz coherente que incide en los círculos concéntricos del holograma sufre una difracción sobre una rejilla de difracción. El ángulo del haz aumenta con la distancia respecto del centro de los anillos concéntricos, reconstruyendo así los frentes esféricos de onda, y el espectador percibe el punto en la misma ubicación relativa en la que se hallaba el punto real al construir el holograma. Los frentes de onda de los objetos más complejos se reconstruyen de la misma forma. La distribución de intensidades de la luz reflejada se registra en el grado de oscurecimiento de los patrones de interferencias de la película.

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APLICACIONES

Hasta cierto punto, la holografía se puede aplicar en la microscopía óptica, especialmente en el estudio de los organismos vivos. La mejor aplicación de la holografía, sin embargo, se halla en el campo de la interferometría. Si se graban en una misma placa dos hologramas de un mismo objeto utilizando un interferómetro, las dos imágenes se interferirán al reproducirlas. Si el objeto ha sufrido alguna deformación entre ambas grabaciones, aparecerán diferencias de fase en determinadas zonas de las dos imágenes, creando un patrón de interferencias que mostrará claramente dicha deformación. Al hacerse visibles diferencias en los frentes de onda de pequeñas fracciones de longitud de onda, este método resulta de enorme sensibilidad para el estudio de deformaciones de determinados materiales.

Otra aplicación importante la constituye el almacenamiento de datos digitales, que se pueden grabar como puntos brillantes y oscuros en las imágenes holográficas. Un holograma puede contener un gran número de 'páginas' que se graban con ángulos distintos respecto de la placa, permitiendo almacenar una cantidad enorme de datos en un solo holograma. Iluminándola mediante un haz de láser con diferentes ángulos se pueden recuperar selectivamente las distintas páginas.

Confección de un holograma

Los hologramas se confeccionan exponiendo un fragmento de película a la luz de un láser, que sufre una dispersión por el objeto que se desea reproducir. La película también se expone a la luz que procede directamente del láser (el haz de referencia). Los dos haces de luz interfieren al incidir sobre la película, ya que siguen trayectorias diferentes y ya no están en fase entre sí. La película registra este patrón de interferencia, que constituye el holograma. Para reconstruir (ver) la imagen, se ilumina el holograma con un haz de luz, que sufre difracción en el patrón de interferencia sobre la película. Esto reproduce el modelo original del objeto en tres dimensiones.