Olografia. Marcella Giulia Lorenzi

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1 Olografia Marcella Giulia Lorenzi

2 2 Che cos è l olografia L olografia è un modo per creare immagini tridimensionali, chiamate ologrammi, usando i raggi laser. Fu inventata da Dennis Gabor, che nel 1971 ricevette il premio Nobel per questa invenzione. Il termine laser è l acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Sviluppato nel 1960, il laser produce luce sotto forma di raggio. Esistono diversi tipi di laser; la luce laser diventa pericolosa solo se il raggio è concentrato in un piccolo punto. Sostanzialmente l olografia è un modo per deviare e focalizzare la luce, che usa l interferenza di oggetti e dei raggi di riferimento per fissare e riprodurre molteplici immagini 2D per una visione 3D. Una delle caratteristiche più affascinanti degli ologrammi è che appaiano diversi a seconda dell angolo e della distanza dal quale li si guarda. Infatti spostandosi leggermente, si avrà modo di vedere diverse viste, prospettive e relazioni spaziali, ed a volte diversi colori.

3 3 Che cos è un ologramma Il termine ologramma viene dal greco olos (intero) e gramma (riproduzione grafica); e significa rappresentazione (immagine) intera, completa. Un ologramma è un pezzo di pellicola o di vetro ricoperto da una emulsione fotografica che è stata esposta ala luce laser riflessa da un oggetto. A differenza della normale pellicola fotografica, che ha un immagine piatta sulla superficie dell emulsione, l ologramma non presenta nessuna immagine. Solo quando viene illuminato, appare un immagine tridimensionale che sembra fluttuare davanti o al di là della pellicola. La pellicola deve avere le stesse dimensioni dell oggetto riprodotto, o essere un po più grande, in quanto gli ologrammi solitamente mantengono le stesse dimensioni dell oggetto originario. Inoltre, poiché deve riprodurre informazioni molto dettagliate, la pellicola deve avere una risoluzione molto elevata, solitamente 50 o più volte quella di una normale pellicola fotografica. Inoltre deve essere esposta lungamente ad una luce laser continua o una luce laser pulsata ad alta intensità. Lo sviluppo della pellicola è simile al processo fotografico, in quanto essa viene immersa in una serie di agenti chimici. Esistono sostanzialmente due diversi tipi di ologramma: a trasmissione e a riflessione (transmission e reflection). Nei primi la luce li attraversa per vedere l immagine: le sorgenti di luce si trovano posteriormente ad esso. Nei secondi la luce viene diretta su di essi: le sorgenti luminose si trovano proprio di fronte ad essi. Gli ologrammi a riflessione possono essere visualizzati tramite la luce bianca in quanto l ologramma filtra tutti i colori tranne uno, che viene usato per formare l immagine: essi dunque appaiano in un solo colore, anche se possono essere creati in modo da formare più di una immagine, ognuna di un colore diverso (di solito due o tre). Alcuni ologrammi possono essere resi visibili solo dal laser, altri, detti ologrammi arcobaleno (white light transmission o rainbow) vengo illuminati da normali lampadine (a bulbo) e cambiano colore seguendo il movimento. Essi, analogamente ad un prisma, segmentano la luce bianca nei sette colori dello spettro e formano l immagine in ogni colore. Osservando l ologramma (arcobaleno) da diverse posizioni, dunque, si vede l immagine in un colore diverso.

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5 5 Come è fatto un ologramma L immagine seguente illustra la configurazione tipica degli elementi necessari per formare un ologramma, posizionati su un tavolo privo di vibrazioni. Il processo avviene come segue: un raggio di luce laser viene otticamente separato in due raggi, tramite un apparecchio (beamsplitter) composto da uno specchio in parte trasparente, che riflette parte della luce e fa passare l altra parte. Il primo raggio (reference) viene diretto verso una pellicola olografica e, tramite un sistema di lenti, viene esteso (il suo diametro viene aumentato) in modo che la luce possa ricoprire in modo uniforme e totale la superficie della pellicola. Il secondo raggio ( object) viene diretto verso il soggetto della composizione ed esteso allo stesso modo per illuminarlo. Nel momento in cui il secondo raggio riflette il soggetto, porta con sé delle informazioni sulla posizione, la forma, le dimensioni e la superficie (texture) del soggetto. Parte di questo raggio incontra quindi il primo raggio (reference) all altezza della pellicola olografica, producendo un pattern di interferenza che viene inciso sull emulsione.

6 6 Dopo che la pellicola viene sviluppata, l ologramma deve essere illuminato per rivelare l immagine 3D. La luce riflessa da un oggetto tridimensionale forma un pattern molto complicato che è esso stesso tridimensionale. Per fissare su pellicola l intero pattern, a differenza della fotografia che ne riporta solo una parte, la luce deve essere altamente direzionale e di un solo colore. Questa luce è detta coerente (coherent), cioè è della stessa frequenza e vibra in fase. La luce laser è di un colore solo e viene emessa sotto forma di un raggio strettamente direzionale ed è per questo motivo che si rivela adatta per formare degli ologrammi. Esistono diverse tecniche per formare ologrammi, ma tutti hanno alla base un metodo comune. Un

7 7 raggio viene suddiviso in due da un separatore (beamsplitter). Un raggio, riflesso da uno specchio e diffuso tramite una lente, colpisce un oggetto. L altro raggio, anch esso riflesso da uno specchio e diffuso tramite una lente, colpisce direttamente l emulsione: esso è chiamato raggio di riferimento ( reference). Quando i due raggi si incontrano all altezza della pellicola, espongono l emulsione con un pattern di linee sottili. Dopo lo sviluppo fotografico, l ologramma può essere reso visibile quando viene colpito da una luce che ha la stessa direzione del raggio di riferimento. Tutte le linee sottili nell ologramma convogliano la luce per formare un immagine tridimensionale. L ologramma di un oggetto statico è più semplice di uno in movimento. per creare quest ultimo è necessario usare una luce laser pulsata (pulsed), cioè che lampeggia come un flash o una luce stroboscopia. In questo modo è possibile congelare il movimento, scattando immagini diverse dell oggetto in movimento. tuttavia, poiché la luce laser pulsata è molto costosa e difficile da usare, non viene usata di frequente. Gli ologrammi non rappresentano sempre e solo degli oggetti: a volte l olografia viene usata semplicemente per creare reticoli di diffrazione che suddividono la luce in pattern di colori, altre volte come specchi e lenti per deviare e focalizzare la luce. Riferimenti bibliografici Ludman J., Caulfield H.J., Riccobono J. (editors) (2002). Holography for the new millenium. Springer-Verlag, New York. Saxby, G. (1988) Practical holography. - New York : Prentice Hall, Websites DeFreitas, F. (editor) Arieli, R.,

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