Holograpie - Erklärung

Julian98 · Anmeldungsdatum: 14.05.2013 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich interessiere mich als physikinteressierter Schüler der 9. Klasse auf dem Gymnasium seit Iron Man 3 (:-)) sehr für Holographie.

Ich habe jetzt mal auf Wikipedia geschaut, auf der Seite steht aber nichts über die 3D-Holographie. Auch sonst einfach mal den Begriff im Internet gesucht, bin dabei aber immer nur auf Artikel über das Thema gestoßen, die die Funktionsweise nicht genau beschreiben, sondern nur für "normale" Zeitungsleser bestimmt sind. Deshalb möchte ich euch fragen, wie genau die Holographie funktioniert, von der Aufzeichnung, die ja wohl über Interferenzen funktioniert, bis zur Wiedergabe, bei der ich nicht ganz verstanden habe, wie genau die "Pixel" auf der Platte in die Luft projiziert werden.

Da sicher einige hier sich entweder sehr gut mit dem Thema auskennen bzw. schon eine Arbeit darüber geschrieben haben, würde ich mich über eine ausführliche Antwort sehr freuen!

Vielen Dank im Voraus!

Meine Ideen:
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Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Das Thema ist mit dem Hintergrundwissen der 9. Klasse leider noch nicht ganz einfach.
Den Film habe ich zwar nicht gesehen, aber da solche Projektionssysteme immer wieder
im Kino auftauchen habe ich eine Vorstellung.

Vorweg eine Warnung, was ILM und andere da zaubern, funktioniert so nicht.
Vereinfacht gesagt liegt das daran, daß Holographie wie wir sie kennen kein
Projektionssystem ist. Außerdem ist Luft ganz allgemein auch eine schlechte
Projektionsfläche.

Bei der Erstellung eines Hologramms wird ein Objekt mit einer Planwelle, zum
Beispiel aus einem Laser, beleuchtet und verformt diese Welle. Die verformte
Welle wird mit einer Referenzwelle überlagert und die so entstehenden Interferenzen
sind die Information, die aufgezeichnet wird.
Bei der Betrachtung beleuchtest Du dieses Interferogramm mit der Referenzwelle.
Diese wird dadurch so verändert, daß der Eindruck entsteht, das Licht käme
von dem ursprünglichen Objekt. In der Oberstufe lernt Ihr irgendwann die
Unterscheidung von reellen und virtuellen Bildern, das ist eine Hilfe.

Julian98 · Anmeldungsdatum: 14.05.2013 Beiträge: 2

Vielen Dank erstmal für die Antwort!

Da ich keine Angst davor habe, mich tiefgehender mit dieser Thematik zu befassen, wäre ich sehr dankbar, wenn jemand noch einmal alles ganz ausführlich und auch gerne mit Fachbegriffen erklären könnte, denn ich habe noch einige Fragen:

Wie kann ein 3D-Modell mittels Lasern so genau "gescannt" werden? Wie viele Laser sind dafür notwendig? Wie wird/werden die daraus resultierenden Interferenzstrahlung/en aufgezeichnet und abgespeichert? Funktioniert ein 3D-Scanner genauso? Soweit ich das jetzt verstanden habe, wird das 3D-Modell auf ein spezielles Trägermaterial geschrieben. Das daraus resultierende Modell ist einige Sekunden lang oder bis zur nächsten Überschreibung stabil. Wie genau funktioniert der Schreibevorgang und wie entsteht aus dem (soweit ich das verstanden habe) Bild, das auf dem 2D-Trägermaterial geschrieben ist, ein 3D-Modell, das in der Luft schwebt? Welche Leistung braucht ein PC, um ein virtuelles 3D-Modell darzustellen?

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Vielleicht sollte sich hier jemand einmischen, der den Film gesehen hat.
In der klassischen Holographie wird das Objekt nicht gescannt und einen
Computer brauchst Du auch nicht.

Klassisch nimmst Du einen Laser, den Du mit einem Strahlteiler in zwei Strahlen
aufteilst. Beide werden nach Bedarf aufgeweitet. Einer beleuchtet Dein Objekt, der
andere dient als Referenz. Das vom Objekt reflektierte Licht und die Referenzwelle
treffen sich auf einer Photoplatte, das ist Dein Trägermaterial und nach der
Entwicklung langzeitstabil. Überschreiben geht nicht.
Wenn Du die fertige Platte richtig beleuchtest, wird es Dir beim Betrachten der
Platte so scheinen (!), als schwebe das Objekt hinter der Platte in der Luft.
Ein 3D-Modell, das tatsächlich in der Luft schwebt, wie man das gerne in Filmen
sieht, entsteht nicht.
Heutzutage kann man das Hologramm auch von Computern berechnen lassen, statt
es aufzunehmen. Die Physik bleibt aber gleich.
Wenn Du das Thema vertiefen möchtest, findest Du in jeder Bibliothek Bücher
zur Einführung in die Holographie. Einige enthalten auch einfache Experimente
zum Selbermachen, dann kannst Du ein Gefühl dafür bekommen.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Sorry, es wäre wahrscheinlich besser gewesen, gleich am Anfang zu trennen zwischen
Hologrammen und deren Aufzeichnung auf der einen und 3D-Projektoren auf der anderen Seite.

Nichtsdestotrotz haben Mikrospiegel großes Potential und ich bin gespannt, wie das
in zehn Jahren aussieht.

lichtbrecher · Anmeldungsdatum: 29.06.2013 Beiträge: 12

Hallo!

Laron - Du schreibst:
Einige enthalten auch einfache Experimente zum Selbermachen...
Das würde mich mal intertessieren, da das Selbermachen von Hologrammen gar nicht so einfach ist - man braucht einen Dauerstrich-Laser mit einer Koherenzlänge von mindestens dem Ausmaß des zu holografierenden Objektes - und da kann man nicht gerade eine Laserdiode nehmen...
Und man braucht einen erschütterungsfreien Labor-Tisch und und und.
Also wesentlich mehr als ein Hobby-Fotograf im Schrank hat.
Oder man nimmt einen Puls-Laser, da kann man sich fast alles weitere sparen, weil Erschütterungen keine Rolle mehr spielen, doch der Puls-Laser kostet noch viel mehr als der Dauerstrich-Laser!
Wie also soll so ein einfaches Experiment aussehen???

Noch was zu Hologrammen:
Beim fertigen Hologramm kann das Objekt auch in oder vor der Fotoplatte stehen. Das macht man durch Kopieren der Original-Hologramm-Platte und entsprechendes Verschieben der Kopier-Platte.
Beim Betrachten des Hologramms ist das Objekt immer nur in Richtung der Hologramm-Platte sichtbar, denn von daher kommen ja die Lichtstrahlen, die das Hologramm dann formen.
Ein holografisches Objekt mitten im Raum zum Drumherumlaufen wäre also nur möglich, wenn die Raumwände, die man jeweils hinter dem holografisches Objekt sieht, ein Teil der Hologrammplatte wären.
So ein Holo-Doktor wie in Raumschiff Voyager, der frei im Raumschiff herumläuft, ist also mit heutiger Holo-Technik nicht möglich, und anfassbar wäre er schon garnicht.
Und die (heutige) 3-D-Filmtechnik im Kino hat mit Holografie auch nichts zu tun.

Gruß
Lichtbrecher

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Du wärst überrascht, was man mit einem einfachen Laserpointer schon erreichen kann.
Früher galt sogar, je einfacher, desto besser. Die billigen Importe aus dem asiatischen
Raum waren weitgehend unkontrolliert und gingen teilweise deutlich über die angegebenen
Leistungen hinaus.

Wie gesagt, in alten Büchern aus den Anfängen der Holographie kann man eine Menge
interessante Sachen finden. Zum Beispiel kann man teure Labortische ersetzen durch eine
Sandkiste, Schläuche aus Luftreifen und eine hinreichend schwere Platte.

Wieviel Du davon im Schrank hast, kann ich allerdings nicht beurteilen. Augenzwinkern

Wie immer gilt natürlich, daß die Ansprüche an das Ergebnis maßgeblich den Preis der
benötigten Ausrüstung bestimmen.

lichtbrecher · Anmeldungsdatum: 29.06.2013 Beiträge: 12

Was hat denn ein einfacher Laserpointer für eine Koherenzlänge?
Ich möchte mal vermuten, daß man damit nie ein vernünftiges Hologramm hinkriegt!
Und mit Leistung allein geht das auch nicht...