Σάββατο 7 Ιουνίου 2014

Τα ολογράμματα και οι εφαρμογές τους

Το ολόγραμμα είναι μία τρισδιάστατη οπτική αναπαράσταση (τρισδιάστατο οπτικό ομοίωμα), ενός πραγματικού αντικειμένου σαν ένας τρισδιάστατος κινηματογράφος.

Το ολόγραμμα ανακαλύφθηκε και ονομάστηκε έτσι από τον Ντένις Γκαμπόρ (Dennis Gabor) το 1947, δέκα χρόνια πριν ανακαλυφθεί το λέιζερ.
Η ώθηση της ολογραφίας, ήρθε από τον Ρώσο Denisyuk.  


Το ολόγραμμα  περιέχει ολόκληρο το μήνυμα ή ολόκληρη την εικόνα. Μολονότι τα πρώτα ολογράμματα είχαν γίνει με μονοχρωματικό κίτρινο φως νατρίου, η ολογραφία αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1960, μετά το σχεδιασμό και την επιτυχή κατασκευή των πρώτων λέιζερ.

Οι απεικονίσεις αυτές - που καλούνται ολογράμματα – έχουν ένα μοναδικό χαρακτηριστικό:παρουσιάζουν και τις τρεις διαστάσεις του αντικειμένου, ενώ ταυτόχρονα διαθέτουν το φαινόμενο της παράλλαξης.  Αυτό σημαίνει ότι, καθώς ο παρατηρητής μετακινεί δεξιά – αριστερά το κεφάλι του, αλλάζοντας έτσι τη γωνία θέασης, βλέπει διαφορετικές όψεις του ίδιου αντικειμένου που ολογραφήθηκε.  Η μοναδική αυτή ιδιότητα των ολογραμμάτων τα κάνει να θυμίζουν στερεοσκοπικές φωτογραφίες, αν και η αίσθηση της παρατήρησης ενός ολογράμματος είναι ασύγκριτα καλύτερη από αυτήν της στερεοσκοπικής φωτογραφίας.
Στην Ελευθεροτυπία, ο φυσικός  Ανδρέας Σαρακινός , επιστημονικός  διευθυντής  και επικεφαλής του Ελληνικού Ινστιτούτου Ολογραφίας (ιδρύθηκε το 1987),  αναφέρει:

 «Οι συσκευές και οι μέθοδοι που αναπτύξαμε μας τοποθετούν παγκοσμίως πρωτοπόρους στην καταγραφή έγχρωμων ολογραμμάτων, έξω από συνθήκες εργαστηρίου. Ενα από τα πρώτα έγχρωμα ολογράμματα που καταγράψαμε φιλοξενείται στην έκθεση ολογραμμάτων του ΜΙΤ. Εχουμε αναπτύξει ένα πρωτότυπο μεταφερόμενο σύστημα ολογραφίας (ZZZyclops) και μεθόδους ώστε να καταγράφονται έγχρωμα ολογράμματα in situ (εκεί ακριβώς όπου βρίσκονται), τα οποία λόγω της υψηλής πιστότητάς τους τα ονομάζουμε οπτικούς κλώνους (opto clones). Το Βυζαντινό Μουσείο της Αθήνας φιλοξενεί οπτικούς κλώνους, σε αντικατάσταση αντικειμένων, που βρίσκονται σε δανεισμό στο εξωτερικό. Καταγράφηκαν μέσα στο μουσείο με τα μεταφερόμενα συστήματα του ινστιτούτου μας».

Ολογραφία ίσον όλος+γραφή, όπως είναι η ετυμολογία της έννοιας: «Τα αντικείμενα, καθώς αντανακλούν το φως το διαμορφώνουν, φορτώνοντας στις φωτεινές ακτίνες πληροφορίες για το σχήμα τους, τη θέση τους και το χρωματισμό τους. Οι πληροφορίες αυτές ταξιδεύουν με το φως και όταν συλλαμβάνονται από το σύστημα της όρασης μεταφράζονται στο οπτικό κέντρο του εγκεφάλου σε τρισδιάστατη αντίληψη του χώρου και των αντικειμένων. Οταν αναπαράγουμε πιστά στα φωτεινά κύματα, που καθιστούν ορατό ένα αντικείμενο, όλο το πλήθος των οπτικών πληροφοριών, η αντίληψη που θα δημιουργηθεί θα είναι πανομοιότυπη με το πραγματικό αντικείμενο. Το αντικείμενο θα είναι εκεί, χωρίς πραγματικά να υπάρχει.  


Ενα ολόγραμμα είναι μια μόνιμη φωτογραφική κωδικοποίηση του φωτός, όπως το αντανακλά ένα αντικείμενο κατά τη στιγμή της ολογράφησης. Με τον τρόπο αυτό ο θεατής αντιλαμβάνεται το φως από το ολόγραμμα σαν το πραγματικό αντικείμενο».

Το «μαγικό» είναι ότι ένα ολόγραμμα αναπαράγει πλήρως τις ανακλάσεις και τις σκιές του φωτός πάνω στα αντικείμενα και οι ανακλάσεις και οι σκιές μετακινούνται όπως πάνω στα πραγματικά αντικείμενα όταν ο θεατής αλλάζει θέση. Σε ένα ολόγραμμα μπορούμε να περιεργαστούμε ένα αντικείμενο από διάφορες θέσεις, η δε υφή των επιφανειών και των υλικών αποδίδεται με υπερρεαλιστικό τρόπο».
      
Η ολογραφία απαιτεί για την καταγραφή του ολογράμματος: «Τη χρήση ακτίνων λέιζερ, καθώς και τον πλήρη έλεγχο των συνθηκών κάτω από τις οποίες γίνεται η ολογράφηση. Στο παρελθόν στα ολογραφικά εργαστήρια η όλη διαδικασία γινόταν πάνω σε αντικραδασμικά τραπέζια, πολλών εκατοντάδων κιλών, και τα ολογράμματα ήταν μονόχρωμα. Τα αντικείμενα προς ολογράφηση έπρεπε να μεταφερθούν στο ολογραφικό εργαστήριο. Το Ελληνικό Ινστιτούτο Ολογραφίας με ίδια μέσα ανέπτυξε το πρωτότυπο μεταφερόμενο σύστημα για καταγραφή έγχρωμων ολογραμμάτων στην κατάσταση in situ».

Δεν πρέπει να συγχέουμε διάφορα είδη προβολών με τα ολογράμματα: «Πολλές φορές αναφέρονται σαν τέτοια είδη προβολών σε ημιδιαφανείς οθόνες ή είδωλα που σχηματίζονται με τη βοήθεια κατόπτρων. Αυτές οι τεχνικές είναι αναβίωση οπτικών τρικ που χρονολογούνται από το 1800. Ανάλογου αποτελέσματος είναι και οι βιντεοπροβολές σε διαφανείς οθόνες, όπως του Michael Jackson Hologram στο Billboard Music Awards 2014 ή του ράπερ Tupac. Κινηματογραφικό τρικ ήταν και η princess Leila στο Star Wars. Στις τεχνικές περιλαμβάνεται και η προβολή 3D computer graphics με τη χρήση κατόπτρων ή αυτοστερεοσκοπικών οθονών». Ολα αυτά δεν είναι ολογράμματα.

Οι εφαρμογές τους είναι πολλές, λέει ο επιστημονικός διευθυντής του ΕΙΟ. Για παράδειγμα, με τη μέθοδο της ολογραφίας κατασκευάζονται: ολογράμματα που λειτουργούν σαν οθόνες προβολής με ειδικές ιδιότητες ή σαν διορθωτικά στοιχεία σε οπτικά συστήματα, ολογράμματα-αντίγραφα που προσφέρουν στους μελετητές της πολιτιστικής κληρονομιάς τη δυνατότητα να επεξεργαστούν από κοντά «αντικείμενα» χωρίς προβλήματα ασφαλείας των πρωτοτύπων. 

Το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ στην Κρήτη έχει αναπτύξει πρωτότυπο σύστημα ολογραφικού, μη καταστρεπτικού ελέγχου για έργα τέχνης. Επίσης μέσα από ολογραφικά συστήματα μπορούν να εντοπιστούν αστοχίες υλικών ή κατασκευαστικά λάθη, κάτω από την επιφάνεια αντικειμένων, χωρίς να γίνει επέμβαση στο αντικείμενο. Τέτοια συστήματα χρησιμοποιούνται στον έλεγχο των τροχών των αεροσκαφών. Οι πιστωτικές κάρτες έχουν ολογράμματα γνησιότητας. Τα barcode readers έχουν ολογραφικό οπτικό στοιχείο για να διαβάζεται εύκολα ο κωδικός. Εξάλλου η «ολογραφική αρχή» έχει οδηγήσει σε ολογραφικές θεωρίες «ως προς τη δομή του σύμπαντος και αποτελεί βασική υπόθεση της κβαντικής θερμοδυναμικής για τη συμπεριφορά μιας μαύρης τρύπας».

Διεθνώς υπάρχει μεγάλη δραστηριότητα στον τομέα της ψηφιακής ολογραφίας σε πολλά ερευνητικά κέντρα, όπως το Media lab του ΜΙΤ, με σκοπό τη δημιουργία συστημάτων για την προβολή (σε πραγματικό χρόνο) κινούμενων ολογραμμάτων. «Τα συστήματα αυτά, όταν εξελιχθούν, θα βρουν πλήθος εφαρμογών, όπως π.χ. στη χειρουργική, όπου η τρισδιάστατη απεικόνιση παίζει σημαντικό ρόλο. Απέχει όμως χρονικά πολύ η εμφάνιση συστημάτων ψηφιακής ολογραφίας που θα μπορεί να συναγωνιστεί την ποιότητα και αληθοφάνεια των αναλογικών ολογραμμάτων». Σύντομα πάντως αναμένονται τα ολογραφικά optical tweezers (οπτικά νυστέρια) για καλύτερο χειρισμό DNA στη γενετική μηχανική.  


ΠΗΓΗ thecuriosityofcat

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου