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Prinzip der Holographie

Wie "funktioniert" die Holographie? Oder besser: Was ist ein Hologramm?

holozone (Das Bild zeigt ein Orginalobjekt zusammen mit dem fertigen Hologramm)

Holographie ist eine Technik zur Rekonstruktion von Wellen (Licht ist bekanntlich eine Welle). Anstatt zunächst alle physikalischen Begriffe der Elektrodynamik (die auch das Licht beschreibt) heranzuziehen, versuchen wir es besser mit einem bekannteren Medium: Wasser.

Stellen Sie sich einen großen See vor. Oder eine gefüllte Badewanne. Wenn Sie nun Ihren Finger kurz ins Wasser tauchen, entsteht ein kreisförmige Welle. Bewegen Sie Ihren Finger im Takt auf und ab, haben sie das Analogon zu einer einfarbigen Lichtwelle. Weißes Licht entspricht einer chaotischen Überlagerung vieler Wellen mit unterschiedlichem Takt.

Nehmen Sie nun zwei Finger der gleichen Hand, entstehen zwei Wellen, die den gleichen Takt haben. Physikalisch ausgedrückt: Die Wellen sind kohärent zueinander. Die besonderen Eigenschaften solcher Wellen lassen sich im Badewannen-Experiment beobachten: Betrachtet man genau den weiteren Verlauf der Kreiswellen, fällt ein bestimmtes Muster auf, das die beiden Wellen zusammen erzeugen.

Das Muster entsteht so: Zu jedem Punkt der Wanne hat jeder der im Takt bewegten Finger eine bestimmte Entfernung. Durch die unterschiedlichen Weglängen kommt daher an manchen Orten immer dann der Wellenberg der einen Welle an, wenn von der anderen Welle das Wellental eintrifft. Die Wellen löschen sich in diesem Fall aus, und man spricht von destruktiver Interferenz. An Orten, an denen stets gleiche Wellenstücke aufeinandertreffen, verstärken sich die Wellen. Das nennt man konstruktive Interferenz.

Insgesamt ergeben sich Muster aus stark schwingenden und kaum schwingenden Bereichen, die die Geometrie der erzeugenden Wellen widerspiegeln. Würde man die Struktur eines solchen Wassermusters durch kleine Hindernisse im Wasser nachbilden, und dann eine der beiden Orginalwellen dazugeben, würde die jeweils andere Welle im Wasser erzeugt. Das Muster speichert daher eine Welle.

Hologramme sind nichts anderes als solche Interferenzmuster, nur eben mithilfe von Laserlicht erzeugt.

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