Holographie: Nützlicher im wirklichen Leben als in Science Fiction

Die Holographie feiert 70 Jahre, seit der ungarische Physiker und Erfinder Dennis Gabor (5. Juni 1900 – 9. Februar 1979) sie 1947 der Öffentlichkeit vorstellte. Gabor wollte die Auflösung und Definition des Elektronenmikroskops verbessern; Stattdessen entwickelte er eine neue Technik zur Erzeugung von Bildern. Vielleicht waren wir noch nie so fasziniert wie damals, als R2D2 in Star Wars ein Hologramm von Prinzessin Leia projizierte, aber es sind die weniger phantasievollen Anwendungen der Holographie, die uns den Alltag erleichtern.

Eine Nobelpreisträgererfindung, die aus einem Misserfolg hervorging

Anfang April 1947 hatte Dennis Gabor bereits einige Zeit darüber nachgedacht, wie er die Auflösung und Definition des Elektronenmikroskops verbessern könnte, als er ein neues Verfahren zur Aufnahme von Bildern entwickelte, das er Holographie nannte, abgeleitet vom griechischen Wort “holos”, was vollständig bedeutet. Gabor nannte seine neue Erfindung so, weil sie über die konventionelle Fotografie hinausging, die nur eine der Perspektiven eines Objekts aufzeichnet. Ein holographisches Bild zeichnet auch seine dreidimensionale Information auf.

Die von Gabor entworfene komplexe Methode besteht aus zwei Schritten: Der erste besteht darin, das Bild eines Objekts auf eine bestimmte Weise auf einer fotografischen Platte zu fixieren, und der zweite besteht darin, diese Platte nach der Entwicklung zu beleuchten. Gabor war mit seinem ursprünglichen Ziel, die Bilder des Elektronenmikroskops zu verbessern, nicht erfolgreich, aber aus diesem kleinen Misserfolg entstand sein großer Erfolg — eine neue Methode zur Darstellung der Realität.

1948 fertigte er das erste Hologramm mit Licht einer Quecksilberlampe an. Das Objekt war eine kleine kreisförmige Folie mit einem Durchmesser von fast anderthalb Millimetern, die die Namen der Physiker Huygens, Young und Fresnel enthielt. Dieser Versuch war sehr rudimentär, aber er legte den Grundstein für die Holographie. 1971 erhielt Dennis Gabor den Nobelpreis für Physik für die Erfindung und Entwicklung der holographischen Methode.

Die Ankunft des Lasers

Die Herstellung der ersten Laser, die in den 1960er Jahren neu erfunden wurden, ermöglichte die Perfektion von Gabors holographischer Methode, die eher grob war, weil das Licht, das sie erzeugte, nicht sehr stark war. Die ersten Hologramme, die ein genau definiertes dreidimensionales Objekt darstellten, stammten aus den Händen der amerikanischen Physiker Emmett Leith und Juris Upatnieks sowie des sowjetischen Physikers Yuri Denisyuk.

Das System, mit dem diese Physiker Hologramme herstellten, beleuchtete zuerst mit dem Strahl eines Lasers das Objekt, dessen Bild sie aufnehmen wollten. Dann platzierten sie eine fotografische Platte, die das Laserlicht nach dem Passieren des Objekts empfing. Das nach der Entwicklung der Platte erhaltene Bild ist als Streifenmuster bekannt und erzeugt bei richtiger Beleuchtung das Hologramm.

Die praktischsten Anwendungen

Holographie ist ein sehr effektives Instrument zur Durchführung von Messungen mit sehr hoher Präzision. Wenn ein Objekt beleuchtet wird, ist das Muster der Lichtstrahlen, das nach dem Passieren erscheint und das auf einer fotografischen Platte aufgenommen werden kann, einzigartig, wie ein Fingerabdruck. Um festzustellen, ob sich ein Objekt verändert hat, ist es möglich, dieses Muster (Wellenfront genannt) zu verschiedenen Zeiten zu erfassen und zu vergleichen. Dies ermöglicht es, mit großer Genauigkeit festzustellen, ob Verformungen an einem Objekt aufgetreten sind, selbst wenn die Änderungen so klein sind wie die Wellenlänge des verwendeten Lichts.

Hologramme sind sehr schwer zu fälschen, da es fast unmöglich ist, dieselbe Wellenfront von etwas zu erhalten, wenn es nicht Teil desselben Objekts ist und wenn der gesamte Prozess zur Herstellung des Hologramms ist auch nicht das gleiche. Daher seine Anwendungen in der Sicherheit, wie die kleinen Hologramme, die auf Banknoten und Zertifikaten erscheinen. Auf der Vorderseite der Fünf-Euro-Banknote befindet sich im silbernen Band auf der rechten Seite das Hologramm Europas (eine Figur aus der griechischen Mythologie), das €-Symbol, ein Fenster und der Wert der Banknote. Diese Band verkompliziert die Dinge für Fälscher sehr.

Künstlerische Bilder

Einige Museen verwenden Hologramme von empfindlichen und wertvollen Objekten, um die Originale zu ersetzen. Dies ist der Fall für den Lindow-Mann, eine 2300 Jahre alte Mumie, die in einer Kammer des British Museum of London gut erhalten ist, während ihr Hologramm sowohl der Öffentlichkeit als auch den Forschern präsentiert wird, um es zu studieren.

Holographie wurde auch im Kino in einigen berühmten Sequenzen gezeigt. Ein Beispiel ist in “Back to the Future II” zu sehen, als Marty McFly das Werbeplakat für den Film “Jaws 19” sieht und plötzlich der Hai lebendig wird und ihn angreift. 3D-Laserhologramme sind zweifellos die spektakulärsten.

Die Holographie der Zukunft

Unter den aktuellen Projekten im Zusammenhang mit der Holographie wird die Entwicklung eines Fernsehgeräts mit 3D-Technologie ohne Brille am meisten erwartet. Heutzutage haben Videokonferenzen mit Mobiltelefonen das holographische “Star Wars” -System für Messaging überholt. Die holographische Technologie könnte jedoch dazu führen, dass das 3D-Fernsehen unter Umgehung der Verwendung von Brillen abhebt.

Andere Anwendungen der Holographie, die kommen, umfassen die Schaffung von persönlichen Hologrammen oder die Entwicklung von Lufthologrammen, die gefühlt werden können. Die Technik der taktilen Hologramme aus der Luft funktioniert dank eines an der Universität Tokio entwickelten Geräts. Diese Hologramme ermöglichen nicht nur die dreidimensionale Beobachtung eines in der Luft schwebenden Objekts, sondern erzeugen auch die Illusion, es berühren zu können.

Werden wir die reale Welt in eine holographische Welt verwandeln? Können wir unsere Hologramme zur Arbeit schicken? In jedem Fall scheint Holographie unsere Zukunft zu beleuchten.