Introduction à l'holographie

Si vous transportez de l'argent, un permis de conduire ou des cartes de crédit, vous transportez des hologrammes. L'hologramme de la colombe sur une carte Visa est peut-être le plus familier. L'oiseau aux couleurs de l'arc-en-ciel change de couleur et semble bouger lorsque vous inclinez la carte. Contrairement à un oiseau sur une photographie traditionnelle, un oiseau holographique est une image en trois dimensions. Les hologrammes sont formés par l'interférence des faisceaux lumineux d'un laser.

Comment les lasers fabriquent des hologrammes

Les hologrammes sont fabriqués à l'aide de lasers car la lumière laser est "cohérente". Cela signifie que tous les photons de la lumière laser ont exactement la même différence de fréquence et de phase. La séparation d'un faisceau laser produit deux faisceaux de la même couleur (monochromatique). En revanche, la lumière blanche ordinaire se compose de nombreuses fréquences de lumière différentes. Lorsque la lumière blanche est diffractée, les fréquences se divisent pour former un arc-en-ciel de couleurs.

Dans la photographie conventionnelle, la lumière réfléchie par un objet frappe une bande de film contenant un produit chimique (c'est-à-dire du bromure d'argent) qui réagit à la lumière. Cela produit une représentation bidimensionnelle du sujet. Un hologramme forme une image tridimensionnelle parce que les motifs d'interférence lumineuse sont enregistrés, pas seulement la lumière réfléchie. Pour ce faire, un faisceau laser est divisé en deux faisceaux qui traversent des lentilles pour les dilater. Un faisceau (le faisceau de référence) est dirigé sur un film à contraste élevé. L'autre faisceau est dirigé vers l'objet (le faisceau objet). La lumière du faisceau objet est diffusée par le sujet de l'hologramme. Une partie de cette lumière diffusée va vers le film photographique. La lumière diffusée par le faisceau objet est déphasée par rapport au faisceau de référence, de sorte que lorsque les deux faisceaux interagissent, ils forment un motif d'interférence.

Le motif d'interférence enregistré par le film encode un motif tridimensionnel car la distance de tout point sur l'objet affecte la phase de la lumière diffusée. Cependant, il y a une limite à la façon dont un hologramme "en trois dimensions" peut apparaître. En effet, le faisceau objet n'atteint sa cible que dans une seule direction. En d'autres termes, l'hologramme affiche uniquement la perspective du point de vue du faisceau objet. Ainsi, alors qu'un hologramme change en fonction de l'angle de vue, vous ne pouvez pas voir derrière l'objet.

Visualiser un hologramme

Une image d'hologramme est un motif d'interférence qui ressemble à un bruit aléatoire à moins d'être vu sous le bon éclairage. La magie opère lorsqu'une plaque holographique est éclairée par le même faisceau laser qui a été utilisé pour l'enregistrer. Si une fréquence laser différente ou un autre type de lumière est utilisé, l'image reconstruite ne correspondra pas exactement à l'original. Pourtant, les hologrammes les plus courants sont visibles en lumière blanche. Ce sont des hologrammes de volume de type réflexion et des hologrammes arc-en-ciel. Les hologrammes qui peuvent être visualisés à la lumière ordinaire nécessitent un traitement spécial. Dans le cas d'un hologramme arc-en-ciel, un hologramme à transmission standard est copié à l'aide d'une fente horizontale. Cela préserve la parallaxe dans une direction (afin que la perspective puisse se déplacer), mais produit un changement de couleur dans l'autre direction.

Utilisations des hologrammes

Le prix Nobel de physique de 1971 a été décerné au scientifique hongrois-britannique Dennis Gabor "pour son invention et le développement de la méthode holographique". A l'origine, l'holographie était une technique utilisée pour améliorer les microscopes électroniques. L'holographie optique n'a pas décollé avant l'invention du laser en 1960. Bien que les hologrammes aient été immédiatement populaires pour l'art, les applications pratiques de l'holographie optique ont pris du retard jusqu'aux années 1980. Aujourd'hui, les hologrammes sont utilisés pour le stockage de données, les communications optiques, l'interférométrie dans l'ingénierie et la microscopie, la sécurité et la numérisation holographique.

Faits intéressants sur l'hologramme

• Si vous coupez un hologramme en deux, chaque morceau contient toujours une image de l'objet entier. En revanche, si vous coupez une photo en deux, la moitié des informations est perdue.
• Une façon de copier un hologramme consiste à l'éclairer avec un faisceau laser et à placer une nouvelle plaque photographique de manière à ce qu'elle reçoive la lumière de l'hologramme et du faisceau d'origine. Essentiellement, l'hologramme agit comme l'objet d'origine.
• Une autre façon de copier un hologramme consiste à le gaufrer en utilisant l'image d'origine. Cela fonctionne à peu près de la même manière que les enregistrements sont réalisés à partir d'enregistrements audio. Le processus de gaufrage est utilisé pour la production de masse.