Članek obravnavnava fotografsko tehniko. Holograf je sicer vrsta dokumenta, ki ga je v celoti napisala oseba, v imenu katere je izdan (pogosto oporoka), hologramsko načelo je domneva kvantne gravitacije, The Holograms pa so bili izmišljena glasbena skupina iz risane serije Jem.
Holografija (grško : hólos - celota + : graphē - pisati, risati) je veda in postopek ustvarjanja ter reprodukcije hologramov. 300 px|thumb|alte=Objekt in njegov hologram|Zgornja slika prikazuje objekt, ki je bil posnet s holografsko tehniko. Na spodnji sliki je vidna rekonstrukcija objekta z rdečim laserjem. thumb|Dve fotografiji istega holograma, posneti z različnih gledišč Holografija je metoda, s katero se posname 2D ali 3D interferenčni vzorec, ki za razliko od fotografije omogoča prikaz posnetih slik v treh dimenzijah. Interferenčni vzorec nastane, ko se sekata referenčni žarek svetlobe in žarek, ki se odbije od osvetljenega predmeta. Objektni in referenčni žarek imata enako valovno dolžino. Ko na posneti hologram posvetimo z referenčnim žarkom, uklonski vzorec poustvari valovne fronte svetlobe prvotnega predmeta in opazovalec vidi njegovo sliko. Ime holografija izvira iz Grške besede ʻholo’, ki pomeni ʻceloten’, in ʻgrapho’, ki pomeni ʻjaz pišem’. Sestavljanka besed torej pomeni ʻceloten zapis’.
Od ostalih metod zajemanja podatkov se razlikuje po tem, da se signala iz žarkov najprej primerjata in šele nato je informacija tudi zapisana. Frekvence elektromagnetnega svetlobnega valovanja so tako visoke (Hz), da jim ni mogoče slediti z navadnim detektorjem. Za primerjavo z objektnim žarkom se lahko uporablja le svetlobno valovanje samo. Holografska metoda zapisa informacije objekta je najbolj zanesljiva metoda zapisa informacije in nam da najbolj popolno informacijo o 3D svetu okrog nasC. Roychoudhuri, Fundamentals of Photonics. SPIE, 2008..
Holografija se v današnjem času uporablja v najrazličnejše namene, od izdelave varnostnih elementov na karticah in bankovcih višje vrednosti, pa do naprednih medicinskih tehnikhttp://www.integraf.com/resources/articles/a-medical-applications-of-holographyhttp://www.israel21c.org/health/revolutionary-hologram-guided-heart-surgery-is-a-heartbeat-away/. Pogosta je tudi njena umetniška uporaba. Holografijo pogosto srečamo tudi v znanstveni fantastiki, kjer je v namišljenih vesoljih nadaljevank in filmov kot sta franšizi Vojna zvezd in Zvezdne steze priljubljen način prikazovanja podatkov.
Zgodovina Holografijo je izumil Madžarsko-Britanski fizik Dennis Gabor leta 1947, medtem ko je želel izboljšati delovanje elektronskega mikroskopa. Prvotne ideje holografije niso bile nikoli realizirane, kljub temu je bil Gabor leta 1971 nagrajen z Nobelovo nagrado iz fizike. Takratni izvori svetlobe niso oddajali koherentne svetlobe, zato se je razvoj holografije nadaljeval šele z izumom laserjev leta 1960.
Velik korak naprej sta leta 1962 naredila Ameriška fizika Emmet Leith in Juris Upatnieks, ko jima je s postavitvijo uspelo popolnoma ločiti interferenco med realno in navidezno sliko. V njuni postavitvi se objektni in referenčni žarek sekata neposredno na fotografski plošči. Leto kasneje sta uspešno realizirala eno izmed Gaborjevih idej in ustvarila prvi laserski transmisijski hologram 3D predmeta (igračka vlakca in ptice). Ti transmisijski hologrami ustvarijo jasno sliko objekta z realistično globino, ko na njih posvetimo z laserjem. Njuno pionirsko delo je vodilo k standardizaciji opreme za izdelovanje hologramov. Kvaliteta slike se je izredno izboljšala, ko sta Leith in Upatnieks vpeljala difuzno osvetlitev opazovanega objekta. Zapis informacije v hologramu ni bil več lokalen. Vsaka točka v fotografski plošči je vsebovala zapis sipanja svetlobe na vseh točkah in zato je celotna slika objekta kodirana v zelo majhnem delu holograma.
Prav tako leta 1962 je Sovjetski optični strokovnjak Yuri Nikolaevich Denisyuk naredil prvi volumski hologram, pri katerem dobimo le eno rekonstrukcijo slike objekta. Tak hologram lahko opazujemo že s svetlobo običajne žarnice. Denisyuk je bil leta 1970 nagrajen z Leninovo nagrado. Teorijo volumskih hologramov je leta 1963 dopolnil P. J. Van Heerden.
Optični pojavi, na katerih temelji holografija, so bili dobro raziskani s strani priznanih fizikov. Z raziskavami so se ukvarjali predvsem francoski fiziki A. Maréchal, P. Croce in M. Francon, nemški fizik F. Zernike, in Američana E. L. O’Neill ter L. J. Cutrona. Holografija se danes raziskuje po številnih laboratorijih po svetuL. M. Soroko, Holography and Coherent Optics. Springer, 2012..
Fizika holografije Tehnika holografije temelji na treh osnovnih fizikalnih pojavih. Holografijo bomo razumeli, če razumemo interferenco, koherenco in uklon svetlobe. thumb|150 px|Interferenčni vzorec na hologramskem filmu razvitega hologramskega posnetka Interferenca: Interferenca nastane, ko se dve koherentni valovanji srečata in na tem mestu nastane nov valovni vzorec. Informacijo o relativnih razdaljah med posameznimi točkami na objektu se posname s primerjavo referenčnega in objektnega žarka. Interferenčni vzorec nastane, ko se referenčni in objektni žarek sekata. Ta interferenčni vzorec se nato posname na fotografsko ploščo.
Koherenca: Zmožnost svetlobe, da ustvari statični interferenčni vzorec v večjem volumnu je znana pod izrazom koherenca. Da se lahko posname zadovoljivi hologram, mora biti uporabljena svetloba prostorsko koherentna in njena koherenčna dolžina mora biti večja kot največja razlika optične poti med objektnim in referenčnim žarkom pri zapisovanju. Prostorsko koherenco svetlobe se zagotovi s primernim svetlobnim izvorom, zato se pri holografiji univerzalno uporablja laserski izvor svetlobeP. Hariharan, Basics of Holography. Cambridge University Press, 2002..
Uklon: Prav tako pomemben pojav pri svetlobnem valovanju je uklon svetlobe. Ko svetlobno valovanje naleti na oviro ali na majhno odprtino, se prične valovanje širiti tudi v področje sence. Zajemanje in rekonstrukcija optičnih hologramov Zajemanje optičnih hologramov 400 px|thumb|alt=Snemanje hologramov|Postopek deljenja koherentnega žarka in končne rekombinacije sipanega ter nesipanega žarka pripelje do posnetka holograma na fotografski plošči. Namesto plošče se lahko uporabi tudi detektor CCD ali CMOS
Obstaja več različnih načinov zajemanja optičnih hologramov, vendar je daleč najpogostejši primer izvenosne presevne holografije, ki ga prikazuje slika na desni. Izvenosnost se nanaša na eksperimentalno postavitev, kjer vsi elementi niso poravnani na optični osi. Presevnost gre razumeti v smislu kasnejše rekonstrukcije, ko na zajet hologram posvetimo z istim koherentnim snopom, sliko pa opazujemo nato skozi fotografsko ploščo z zajetim hologramom. V tem, sicer precej idealiziranem primeru, potrebujemo za zajemanje holograma sledeče komponente: Koherentni izvor svetlobe, torej laser, ki ga z obrnjenim teleskopom razširimo tako, da pokrije površino optičnih elementov v sistemu Delilnik žarka, torej polprepustno zrcalo, Ogledala, Objekt, Prosojno fotografsko ploščo.
Razširjen laserski žarek se najprej razdeli na objektni in referenčni žarek. Objektni žarek vpade na objekt, kjer se od njega odbija, nato pa odbita svetloba vpade na fotografsko ploščo. Drugi, referenčni, žarek potuje preko ogledal direktno na fotografsko ploščo. Zaradi koherentne narave uporabljenega laserskega žarka na fotografski plošči pride do interference med obema vpadnima snopoma, ki povzroči nastanek značilnega interferenčnega vzorca. Slednjega se posname na fotografski plošči.
Posneti hologram ima obliko strukture, značilne za interferenco, ki jo lahko spoznamo na mikroskopski sliki. Zaradi oblike interferenčne slike posnet hologram deluje tudi kot uklonska mrežica, tako da lahko hologramski posnetek spoznamo tudi po lomljenju bele svetlobe na njene mavrične komponente.
Zapisovalni mediji in razmnoževanje hologramov Poleg že omenjene fotografske emulzije se lahko za zapisovanje uporabi tudi nekatere druge snovi. Postopki se razlikujejo tako po načinu obdelave (kemična, termična, ...) ter po ceni porabljenega materiala.
Množično razmnoževanje hologramov vključuje v prvi fazi prekrivanje posnetega holograma s tankim nanosom kovine, npr. niklja. Nanešeno plast zadostne debeline se nato odstrani s površine holograma, ter pritrdi na ustrezno ploščo, ki odlitku da mehansko trdnost. Takšen hologramski negativ se nato segreje, nanj pa se pritisne ploščo iz mehke plastike. Negativ površinski profil holograma prenese na plastiko, ki je nato pritrjena preko vmesnega sloja umetne mase na čvrsto podlago. Tako razmnožen hologram je nato mogoče uporabiti za rekonstrukcijo originalne slike. Postopek je podoben kot v mariskaterem drugem procesu množičnega razmnoževanja, npr. pri izdelavi glasbenih zgoščenk.
Rekonstrukcija optičnih hologramov 300 px|thumb|alte=Rekonstrukcija hologramov|Osvetljevanje razvitega holograma s koherentnim rekonstrukcijskim žarkom povzroči nastanek virtualne slike za prosojno fotografsko ploščo.
Na fotografski plošči z zajetim hologramom je shranjena informacija o interferenci objektnega in referenčnega žarka. Če na hologram, zajet s postopkom opisanim v prejšnjem poglavju, posvetimo z rekonstrukcijskim žarkom, ki je enake barve kot referenčni žarek, ter na fotografsko ploščo vpada pod enakim kotom, zaradi različne barve točk na fotografski emulziji pride do rekonstrukcije valovnih front za ploščo. Intenziteta svetlobe ima torej v ravnini takoj za fotografsko ploščo enak profil, kot ga je imela za ploščo med snemanjem. Če opazovalec pogleda skozi fotografsko ploščo, za njo na lokaciji objekta med snemanjem vidi rekonstruirano hologramsko sliko. Slika je v tem primeru pokončna in navidezna. S spreminjanjem kota opazovanja se spreminja tudi slika, ki vsakič izgleda, kot da bi gledali svetlobo, ki je bila dejansko odbita od objekta.
Hologram je moč rekonstruirati tudi z laserskim žarkom, ki ni identičen snemalnemu, torej je npr. drugačne barve, vendar v tem primeru rekonstrukcija ni popolna, opazovana slika se zaradi drugačne valovne dolžine laserskega žarka spremeni. V primeru spremembe valovne dolžine laserja se spremenijo kotne velikosti objektov, posnetih na hologramu.
Obstajajo tudi mavrični hologrami, ki jih je moč rekonstruirati z belo svetlobo.
Izredno zanimiva lastnost holograma je, da vsak del fotografskega medija, na katerem je posnet hologram, nosi celotno informacijo o zapisani sliki. Če hologram prelomimo na pol, je sliko še vedno moč rekonstruirati iz le ene polovice holograma, vendar se pri tem izgubi del vidnega polja. Situacija je podobna, kot če bi sliko gledali skozi manjše okno.
Digitalna holografija Digitalna holografija je pojem, ki se nanaša tako na zajemanje kot na rekonstrukcijo hologramov, kjer enega izmed elementov nadomestimo z digitalnim, podobno kot to storimo pri digitalni fotografiji.
Digitalno zajemanje hologramov dobimo, če v postavitvi za zajemanje fotografsko ploščo zamenjamo za katero izmed digitalnih tipal CCD ali CMOS. Prednost takšne postavitve je seveda takojšnja pridobitev slike, brez potrebe po razvijanju, pomanjkljivost pa se skriva predvsem v manjši ločljivosti posnetega hologramaSchnars, U & Juptner, W. Digital recording and numerical reconstruction of holograms. MEASUREMENT SCIENCE & TECHNOLOGY 13, R85–R101. issn: 0957-0233 (2002).