|
INHALTSVERZEICHNIS
(Jugend-forscht Arbeit von 1992)
1. GRUNDLAGEN DER HOLOGRAFIE
1.1 Was ist Holografie
1.2 Vater der Holografie
1.3 Physikalische Grundlagen
a)
Entstehung eines Hologramms
b)
Wiedergabe von Hologrammen
1.4 Filmmaterial
1.5 Chemische Grundlagen
a)
Entwickler
b)
Bleichbad
c)
Verarbeitung
2. WEIßLICHTREFLEXIONS-HOLOGRAMME
3. INTERFEROMETRIE
4. HOLOGRAFISCH-OPTISCHE-ELEMENTE
4.1 Wellenlängenreflektierender Spiegel
4.2 Fresnel'sche Zonenplatte als Beugungsgitter
1.GRUNDLAGEN DER HOLOGRAFIE
1.1 Was ist Holografie?
Das Wort Holografie leitet sich vom griech. Wort
,,holos" (ganz, vollständig, unversehrt) und von ,,graphein"
(schreiben, aufzeichnen) ab. ,,Holografie: ganzheitliche Aufzeichnung"
Man bezeichnet damit ein Verfahren, mit dem es möglich ist,
die gesamte optische Information eines Objektes auf einen Film
aufzuzeichnen und wiederzugeben. Dieses Bild zeigt den Körper
in seinen drei Dimensionen, in seiner Oberflächenstruktur und
Oberflächenbeschaffenheit. Durch Überlagerung zweier
Lichtwellen wird dies erreicht. Die Überlagerung, auch
Interferenz genannt, wird auf ein lichtempfindliches Material (z. B.
Film) aufgezeichnet .
1.2 Der "Vater" der Holografie
Als den Entdecker der Holografie bezeichnet man
Dennis Gabor, der 1948 im Rahmen einer Arbeit über die
Verbesserung von Elektronenmikroskopen das erste Hologramm herstellte.
Doch das neue Medium erlangte zunächst nur wenig
Aufmerksamkeit, da dieses Verfahren zur Erzeugung von Hologrammen wegen
des fehlenden Lasers und des fehlenden Filmmaterials nur wenigen
Spezialisten vorbehalten blieb. Einen Boom erlebte die Holografie dann
doch 10 Jahre später mit der Entdeckung des Lasers.
1.3 Physikalische Grundlagen
Um die Vorgänge bei der Entstehung von
Hologrammen besser zu verstehen, muß man sich etwas mit den
Eigenschaften und der Beschaffenheit des Lichtes beschäftigen.
Noch im 17. Jahrhundert war man der Ansicht, daß das Licht
aus einem Strom winziger Teilchen, die von der Lichtquelle ausgehen und
beim Betrachter einen Lichteindruck hervorrufen, besteht. Doch Young,
Fresnel und Huygens vertraten die Meinung, das Licht habe eine
Wellennatur. Diese Lichtwellen besitzen verschiedene Eigenschaften wie:
Wellenlänge (Abstand von Tal zu Tal), Amplitude (je
höher die Amplitude, desto heller das Licht),
Schwingungsrichtung, Fortbewegungsrichtung und
Fortbewegungsgeschwindigkeit. Je nach Lichtquelle gibt es daher auch
verschiedene Lichtqualitäten. Die Glühbirne strahlt
Licht unterschiedlichster Wellenlängen aus, das sich in alle
Richtungen ausbreitet. Betrachtet man die Mischung verschiedenster
Wellenlängen, so hat man den Eindruck von weißem
Licht.
Dieses Licht ist zwar für die Fotografie
völlig ausreichend; nicht aber für die Holographie.
Hierfür wird Licht einer einzigen Wellenlänge
benötigt, wie es nur der Laser erzeugen kann.
Überlagert man nun solche Wellen, so können sie sich
auslöschen oder verstärken.
Trifft Wellenberg auf Wellenberg und Wellental auf
Wellental, so ergibt sich eine besonders hohe Welle und damit starkes
Licht. Trifft Wellenberg auf Wellental und umgekehrt, so
löschen sich beide Wellen gegenseitig aus (ergibt Dunkelheit).
a)Entstehung eines Hologramms
Wie eine Aufnahme zur Entstehung eines
Lasertransmissionshologramms durchgeführt wird, zeigt
nachfolgende Skizze:
Der aus dem Laser austretende Strahl wird zunächst durch einen
Strahlteiler (ST) in zwei Hälften aufgespalten. Der
reflektierte Strahl wird dann durch eine Linse (L1) aufgeweitet und
fällt direkt auf den Film (F). Der zweite Strahl wird durch
eine weitere Linse (L2) ebenfalls aufgeweitet, so daß er das
Objekt (OBJ) vollständig ausleuchtet. Von dort wird er
wenigstens teilweise zur Fotoplatte reflektiert, wo er mit dem ersten
Strahl zusammentrifft. Durch das Zusammentreffen entsteht das
Hologramm, welches die vollständige Information über
das Objekt trägt. Der am Strahlteiler reflektierte Strahl wird
als Referenzstrahl (R) bezeichnet. Den Strahl, der vom Objekt
reflektiert wird, nennt man Objektstrahl (O). Der Objektstrahl hat
natürlich keine derart regelmäßige Struktur
wie der Referenzstrahl, er ist vielmehr durch die Oberfläche
des Objektes "deformiert". Das bedeutet, es gibt Stellen, an denen der
Objektstrahl etwas flacher auftrifft und Stellen, an denen er etwas
steiler auftrifft. Diese Situation ist in den folgenden Bildern
dargestellt. Zur einfacheren Ausschaulichkeit wurde jeweils nur eine
Referenz- und eine Objektwelle eingezeichnet. Die Zeichnung zeigt einen
Zeitpunkt, an dem gerade ein Wellenberg den Film erreicht.
Bei genauerem Hinsehen wird deutlich, daß die
Abstände zwischen belichteten und unbelichteten Stellen klein
sind, wenn die Objektwelle in einem steilen Winkel zur Referenzwelle
einfällt (linkes Bild). Trifft die Objektwelle flacher auf,
sind die Abstände größer (rechtes Bild).
Daraus kann man nun schließen, daß die Form der
Objektwelle durch den Abstand der belichteten und unbelichteten Stellen
im
Film gespeichert ist. Betrachtet man einen Teil des fertigen Hologramms
unter dem Mikroskop, kann man diese Abstände, helle und dunkle
Stellen, erkennen. Dieses äußerst komplexe Gewirr
nennt man Interferenzmuster.
b)Wiedergabe von Hologrammen
Wird der Film, nun nach dem Entwickeln mit einem
Referenzstrahl aus der selben Richtung wie bei der Aufnahme beleuchtet,
so wird der Referenzstrahl durch die Interferenzen auf dem Hologramm so
umgewandelt (gebeugt), daß die ursprüngliche
Objektwelle rekonstruiert wird.
Ein Beobachter kann nun hinter dem Film das
gesamte Objekt in seinen 3 Dimensionen erkennen. (Dieses Bild wird
reelles Bild genannt.) Beleuchtet man nun das um 180 Grad gedrehte
Hologramm, so scheint das Bild vor dem Film zu liegen, aber ein seltsam
verändertes Aussehen zu haben. Dieses Bild ist als ein
Gipsabdruck vom Original zu erkennen, denn alle vorher
gewölbten Flächen sind nun umgestülpt. Man
nennt ein derartiges Bild ,,pseudoskopisch". Die besondere Eigenschaft
dieses Bildes liegt darin, daß es sich auf einem Papier oder
einer Mattscheibe auffangen läßt (im Gegensatz zum
reellen Bild).
1.4Filmmaterial
Da bei der Aufnahme von Hologrammen extrem feine
Interferenzlinien entstehen, benötigt man spezielle
Emulsionen, die diese Strukturen ohne Verlust aufzeichnen
können. (Auch die feinkörnigsten Filme, die in der
Fotografie verwendet werden, besitzen nur 1/20 des nötigen
Auflösungsvermögens.) Diese Spezialfilme, die auf das
rote Laserlicht der Wellenlänge 632,8 nm sensibilisiert sind,
werden von Kodak, Ilford und Agfa hergestellt. Die beiden
letztgenannten verwendete ich bei meinen Versuchen.
Bei Reflexionshologrammen sind wesentlich mehr
Interferenzlinien/mm aufzuzeichnen. Daher verwendete ich bei dieser Art
von Hologrammen den Ilford-Film (bis zu 7000 Linien/mm). Für
die Transmissionshologramme läßt sich der Agfa Film
verwenden, da er wegen seiner etwas geringeren Auflösung (5000
L/mm) lichtstärker ist und damit durch kürzere
Belichtungszeiten bei der Aufnahme die Verwackelungsgefahr herabsetzt.
Ilford dagegen bietet zusammen mit dem Filmmaterial Entwickler und
Bleicher an, die exakt aufeinander abgestimmt sind. Dies erleichtert
dem Anfänger natürlich die Verarbeitung.
1.5Chemische Grundlagen
a)Entwickler
Als Alternative zu dem sehr teueren
Ilford-Entwickler bietet sich ein Selbstansatz an, der mit geringem
finanziellen Aufwand sehr leicht selbst hergestellt werden kann. Dazu
kommt, daß der Entwickler sehr ergiebig arbeitet und nach
meinen Erfahrungen sehr lange haltbar ist. Ein weiterer Vorteil liegt
darin, daß die Aktivität des Entwicklers durch
unterschiedliche Zugabe von Natriumkarbonat selbst gesteuert werden
kann. Das bedeutet, daß auch mit schwachen Lasern (1 - 2 mW)
und relativ kurzer Belichtungszeit (10-20 s) die Entwicklungszeit bei 2
- 3 min. liegen kann, um gut geschwärzte Hologramme zu
erhalten.
Ansatz für ph 10 -11: In 1 Liter dest.
Wasser werden
2.5 g Metol
10 g Vitamin C und
50 g Soda
nacheinander gelöst.
*Bei der Belichtung von
Weißlicht-Reflexionshologrammen entstehen in der Emulsion
etwa 50 parallel liegende belichtete Silberschichten, die wie
halbdurchlässige Spiegel wirken. Der Abstand dieser Schichten
voneinander beträgt nach der Aufnahme genau ½ * ?
(also bei rotem Laserlicht ½ * ? = 316,4 nm). Entwickelt man
nun diese Emulsion mit dem Selbstansatz, so wird die Gelatine nach der
Entwicklung geschrumpft sein. Da hierbei aber auch die durch die
Belichtung erzeugten Schichtabstände mitschrumpfen, ist die
Rekonstruktion des Hologramms nachher nur noch mit der
Wellenlänge möglich, die dem doppelten Schichtabstand
entspricht, also kürzeren Wellenlängen
(grün, blau).
b)Bleichbad
Für beide Filme (Agfa, Ilford) benutzte
ich das von Ilford entwickelte Bleichbad. Es zeichnet sich durch hohe
Haltbarkeit und Ergiebigkeit aus. Im Bereich des Bleichbades
verzichtete ich auf einen Selbstansatz, da dieser aus
Schwefelsäure und Kaliumdichromat besteht (beides
gesundheitsschädlich). Durch den Bleichprozeß werden
die Hologramme zu Phasenhologrammen, die also nur die Phase des
Lichtes, nicht aber die Amplitude (Helligkeit) verändern.
Hiermit sind Beugungswirkungsgrade > 50% erreichbar.
Vergleichbare Amplitudenhologramme sind nach eigener Erfahrung
wesentlich lichtschwächer.
Als Alternative zu dem Ilford Entwickler bietet
sich ein Selbstansatz an, der allerdings sehr giftige Chemikalien
enthält.
In einem Liter Wasser
werden 5g Kaliumdichromat*
gelöst.
Danach gibt
man 5ml
konzentrierte Schwefelsäure dazu.
*Kaliumdichromat ist krebserregend und
umweltgefährdent.
c)Verarbeitung
Etwa eine halbe Stunde vor der Belichtung des
Hologramms sollte man den Laser einschalten, damit dieser sich
,,warmlaufen" kann. In dieser Zeit richtet man alle Bäder, wie
Entwickler, Bleicher u. Stoppbad zurecht. Nun schaltete ich die
Raumbeleuchtung ab und die Dunkelkammerbeleuchtung an. Dafür
verwendete ich eine grüne Glühlampe. Der Film (Agfa
oder Ilford) wird nun vorsichtig, ohne ihn zu beschädigen
(Fingerabdrücke, Kratzer), zwischen zwei Glasplatten gelegt
und in den Filmhalter eingespannt (vorher wird die
Strahlaustrittsöffnung des Lasers mit Karton abgedeckt). Damit
sich Temperatur und Druck zwischen Glasplatte und Film ausgleichen
konnten, wartete ich noch 3 - 5 min., bevor ich den Laserstrahl
für 10 - 20 Sekunden zur Belichtung freigab. Nachdem der
belichtete Film aus dem Filmhalter genommen wurde, vergewisserte ich
mich, daß die Bäder die richtige Temperatur besitzen
(25 °C ).
Zuerst wird das Filmstück 2 - 3 min.
entwickelt (z. B. mit dem Selbstansatz), bevor man es für etwa
30 s in eine mit Wasser gefüllte Schale gibt, um den
Entwicklungsprozeß zu stoppen. Der entwickelte Film sollte
eine Schwärzungsdichte von 80 % aufweisen. Nun wird er noch in
das Bleichbad gelegt, bis er vollkommen klar wird. Zum Schluß
wird der Film 10 min. gewässert, bevor man ihn mit dem
Fön trocknen kann. Um eine saubere Entwicklung bzw. Bleichung
zu erreichen, sollte der Film ständig bewegt werden. Alle in
dieser Arbeit beschriebenen Hologramme sind nach diesem Verfahren
entwickelt worden. Der einzige Unterschied besteht in der
Änderung der Belichtungszeit, die jeweils angegeben wird.
2.WEIßLICHTREFLEXIONS-HOLOGRAMME
Dies sind Hologrammtypen, die, wie der Name schon
sagt, mit weißem Licht rekonstruiert werden. Das Objekt (OBJ)
befindet sich bei der Aufnahme auf der einen, der Laser auf der
entgegengesetzten Seite des Films (F). Dadurch
sind die Interferenzmuster nicht mehr, wie bei
Transmissionshologrammen, zweidimensional, sondern dreidimensional. Es
bildet sich durch das Auftreffen von Objekt- (O) und Referenzwelle (R)
im Volumen der Filmschicht ein System von Knoten und
Bauchflächen, welches parallel zur
Hologrammoberfläche liegt und ein System von
halbdurchlässigen Spiegeln (die Lippmann-Bragg-Linien genannt
werden) bildet. Die Abstände dieser Spiegel betragen
½ mal die Wellenlänge, also bei einem rotem
He-Ne-Laser 316,4 nm. Bei der Betrachtung des
entwickelten Hologrammes wird nur die Wellenlänge reflektiert,
deren ½ Wellenlänge genau den
Schichtabständen der Spiegel im
Weißlichtreflexions-Hologramm entspricht. Bei meinen ersten
Versuchen verwendete ich obigen Aufbau, wobei ich allerdings die
Komponenten auf eine Marmorplatte stellte, unter der sich ein
Fahrradreifen befand. Diese Konstruktion sollte verhindern,
daß der Aufbau bei der Belichtung wackelt. Schon eine
Bewegung von 316,4 nm kann genügen, um die Bildung der
halbdurchlässigen Schichten in der Emulsion zu
stören. Eine wichtige Erkenntnis bei dieser Arbeit erreichte
ich mehr oder weniger durch Zufall. Als ich bei der Belichtung
eines solchen Hologrammes vom Stuhl fiel (der ganze Aufbau befand sich
auf dem Boden, daher mußte ich mich sehr weit über
die Apparatur beugen, um die Pappe von der Laseröffnung zu
entfernen), gab es eine ziemliche Erschütterung. Doch
erstaunlicherweise hatte diese keinen Einfluß auf das
Ergebnis. Es entstand trotzdem eine einwandfreie Holografie. Nach und
nach veränderte ich den Aufbau schließlich so, wie
folgende Skizze zeigt, und erreichte dadurch ebenfalls
ergänzend zur obigen Beobachtung eine
größere Unempfindlichkeit der Aufnahmeapparatur bei
der Belichtung.
Hierbei
steht das Objekt nicht mehr hinter dem Film, sondern liegt auf diesem.
Der Film selber wird einfach zwischen zwei Glasplatten gelegt. Die
Glasplatten liegen entweder auf zwei Bücherstapel, einem Stuhl
(mit Loch in der Mitte), oder einem Glastisch (wobei hier die unterste
Glasplatte des Filmhalters wegfällt). Allein die Schwerkraft
genügt, diese Anordnung so stabil zu machen, daß
sich mühelos beste Hologramme aufnehmen lassen. Selbst bei 20
Menschen in einem Raum im 4. Stock eines Gebäudes
(Volkshochschule) gelangen mir die Aufnahmen mit dieser Apparatur ohne
die immer in der Literatur beschriebene Vibrationsdämpfung
durch schwere und teuere Sandkisten oder Marmortische. Dadurch steht
einer Anwendung der Holografie bspw. im Physikunterricht nichts mehr im
Wege. Genausogut läßt sich dann die Holografie im
Amateuerbereich einem breiteren Publikum zugänglich machen,
ohne daß dieses gleich zu Beginn von einem riesigen
Materialaufwand abgeschreckt wird.
3.INTERFEROMETRIE
Während bei
Weißlichtreflexionshologrammen die
Schwingungsdämpfung-erfreulicherweise nicht so problematisch
ist, stellt das schwierigste Hindernis bei der Aufnahme von
Lasertransmissionshologrammen der vibrationsfreie Aufbau dar, da
bereits Bewegungen von ½ Wellenlängen zu schwarzen
Streifen auf dem Bild führen oder überhaupt nichts
mehr erkennen lassen. Aber genau diese Wirkung wird in einem der
wichtigsten Bereiche der Holografie ausgenutzt und zwar in der
zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, der
Interferometrie. Mit dem nachfolgenden Aufbau lassen sich Verformungen
an Metallblechen oder Glasflächen im Bereich von 1/10000 mm
optisch nachweisen. Damit ist gemeint, daß keine aufwendigen
Berechnungen notwendig sind. Ein einfaches Abzählen
genügt, um zu wissen, um wieviel Wellenlängen sich
ein Werkstück verbogen hat.
Obigen Aufbau verwendete ich, um die Verformung,
die ein Gummiband an einer Metalldose verursacht, sichtbar zu machen.
Dazu befestigte ich das Objekt starr mit der Bodenplatte, um ein
Verschieben des Objektes zu verhindern, sobald der Gummi befestigt
wird. Im ungünstigen Fall würde man wahrscheinlich
zwei getrennte Bilder der Dose erkennen, ohne Interferenzstreifen.
Nachdem ich den Film eingelegt hatte, belichtete ich mit der halben
Belichtungszeit (10 s bei einer weißen Aluminiumdose). Danach
deckte ich den Laserstrahl ab und legte einen Gummiring um die Dose.
Nun wartete ich 3 - 5 min bis sich der Aufbau wieder beruhigt hatte und
beendete die Belichtung. Beleuchtet man nun dieses Hologramm nach der
Entwicklung aus der selben Richtung, aus der auch die Referenzwelle bei
der Aufnahme kam, so kann man die Aludose hinter der Filmebene
erkennen. Doch auf der Dose befinden sich lauter Interferenzlinien.
Diese schwarzen Streifen bezeichnen die Stellen,
an denen sich das Metallblech verformt hat. Jeder Streifen bedeutet
eine Verformung um genau ½ Wellenlänge.
Zählt man nun die Streifen auf einer Seite des Gummiringes
zusammen und- multipliziert dies mal 2 (andere Seite des Gummiringes),
so erhält man die Verformung an der Stelle des Gummiringes in
Wellenlängen. Bei meinen Versuchen schwankte die Verformung
zwischen 1/2000 und 1/10000 mm. Auf dem Original kann man erkennen,
daß der Gummiring die Blechdose unterschiedlich stark
zusammenquetscht.
Ein weiterer Versuch war die Verformung einer
Glühbirne- unter Wärmeeinwirkung. Die
Glühbirne befand sich vor einer Mattscheibe. Die Mattscheibe
hat die Aufgabe, das Licht so zu zerstreuen, daß die Birne
gleichmäßig ausgeleuchtet ist, so daß sich
Spitzlichter oder direkte Reflexionen nicht; negativ bemerkbar machen.
Die
Verformung, also die Interferenzlinien, beruhen auf der Ausdehnung von
Glas bei Erwärmung. Die Schwierigkeit bei dieser Aufnahme lag
darin, das Licht der glühenden Birne so abzuschirmen,
daß der Film nicht schon dadurch belichtet wurde. Dazu baute
ich einen Lichtschutz um das Objekt. Nun konnte es sich
erwärmen, während der Film im Filmhalter war. Den
Film konnte ich natürlich nicht erst kurz vor der Auf- nahme
in den Halter bringen, da er sich sonst mit hoher Wahrscheinlichkeit
bei der Belichtung noch bewegt hätte. Als die Birne
heiß genug war, schaltete ich sie aus, nahm die
Umhüllung weg und belichtete den Film mit etwa 5 Sekunden.
Dann mußte ich 5 min. warten, bis sich die Birne
abgekühlt hatte. Danach konnte ich die Belichtung mit. der
Restzeit von 5 sec. vollenden. Betrachtet man das fertige Hologramm mit
Hilfe der Referenzwelle, so sieht man die Interferenzstreifen auf der
Birne und sogar der Mattscheibe (unbeabsichtigt). Es hatte sich also
nicht nur die Birne verformt, sondern auch die Mattscheibe, die wohl
etwas zu nah an der Glühbirne war. Ein Kontrollversuch, bei
dem die Mattscheibe weiter weg stand, zeigt nur schwache
Interferenzstreifen der Glühbirne. Das bedeutet, daß
die stark sichtbaren Interferenzlinien beim ersten Versuch wohl alle
auf die verformte Mattscheibe zurückzuführen waren
und nicht auf die Verformung der Glühbirne. Der
Kontrollversuch war nötig, da die Auswertung der
Interferenzlinien der Birne im ersten Versuch wohl ein falsches Bild
ihrer tatsächlichen Verformung ergeben hätte.
4. HOLOGRAFISCH-OPTISCHE ELEMENTE
Holografisch-Optische Elemente (HOE) sind Filme,
die die Eigenschaften z. B. eines Spiegels, eines Strahlteilers oder
einer Linse aufzeigen. Das Hologramm einer Linse (= HOE) kann ebenso
wie sein Vorbild Licht bündeln oder aufweiten. Der Vorteil
eines HOE liegt jedoch darin, daß man für noch so-
komplizierte Strahllenkungen, im Gegensatz zur herkömmlichen
Optik, mit einem Minimum an Materialkosten ein Optimum an Wirkung
erzielen kann. Es wird bspw. gefordert, daß ein Strahl mit
einem bestimmten Winkel auf einen holografischen Spiegel trifft, aber
mit dem doppelten Winkel ausfällt. Dieses Problem
läßt sich in der Optik nicht lösen, da hier
der Einfallwinkel eines Lichtteilchens gleich dem Ausfallwinkel ist.
Bei der Aufnahme von HOE dagegen kann man die gewünschten
Eigenschaften bei der Aufnahme berücksichtigen.
4.1Wellenlängenselektierender Spiegel mit
def. Reflexion
Dieses HOE hat die Aufgabe, nur eine bestimmte
WelIenlänge zu reflektieren (bspw. nur rotes Laserlicht),
gleichzeitig aber einen Strahl, der mit 70° auftrifft, mit
40° zu reflektieren und umgekehrt.
Mit nachfolgendem Aufbau konnte ich dieses HOE
erzeugen.
Hierbei tritt an die Stelle eines Objekts der
Strahl selbst. Bei diesem Aufbau ist es eigentlich egal, welcher Strahl
der Objekt- und welcher der Referenzstrahl ist. Man bezeichnet daher
die Strahlen als R1 und R2. Die Belichtungszeit betrug in etwa 5 sec.
Entwickelt wurde der Film im Ilford-Entwickler. Da es sich bei diesem
Aufbau um ein Reflexionshologramm handelt (beide Strahlen treffen aus
entgegengesetzter Richtung auf den Film), kann man es bei
weißem Licht sowie bei Laserlicht betrachten (keine
Schrumpfung der Lippmann-Bragg-Linien wegen des Ilford-Entwicklers).
Würde ich dagegen den Selbstansatz zur Entwicklung verwenden,
so hätte ich nachher eine Reflexion irgendwo im
grünen oder blauen Bereich, da der
Schrumpfungsprozeß beim Entwickler unkontrollierbar ist.
4.2 Fresnel-Zonenplatte als Beugungsgitter
Ursprünglich wollte ich mit nachfolgendem
Aufbau HOE’s herstellen, die Eigenschaft einer Linse besitzen.
Durch die Aufnhameanordnung beider Referenzwellen
(R1 und R2) im 90°-Winkel entsteht eine Fresnel’sche
Zonenplatte. Die Fresnel’sche Zonenplatte hat nun die
Eigenschaften einer Linse (in meinem Fall also die des
Mikroskopobjektivs). Dazu belichtete ich die Fresnel’sche
Zonenplatte auf einen holografischen Film (Belichtungszeit etwa 5 s;
entwickelt in Ilford). Wenn man das Hologramm mit einer Referenzwelle
(aus der selben Richtung wie bei der Aufnahme, also 90°),
überlagert, so müßten die Brennpunkte der
Fresnel’schen Zonenplatte zu sehen sein.
Da ich aber dazu in den Laserstrahl hätte
blicken müssen, verzichtete ich auf den Nachweis. Diese
Zonenplatte hat aber dennoch eine weitere erstaunliche
Fähigkeit, nämlich die eines Beugungsgitters. Schickt
man den Laserstrahl in einem Winke1 von 90° auf die
Zonenplatte, so wird der Strahl in die verschiedenen Ordnungen
aufgespa1ten. Je weiter man sich von der Mitte der Zonenplatte entfemt,
desto k1einer .wird die Spaltbreite, d. h. desto
größer werden die Abstände: der Ordnungen.
Nun
legte ich den Film so zwischen die Glasplatten des Filmhalters (FH ),
daß er sich möglichst im Randbereich der Zonenplatte
befand. (Dies hat natürlich mit abgedeckter
Laserstrahlöffnung zu geschehen.) Der Film wurde nun belichtet
und entwickelt. Bei der Beleuchtung des HOE mit dem unaufgeweiteten
Laserstrahl konnte ich in einem abgedunkelten Raum die 5. Ordnung
gerade noch erkennen. Dadurch, daß die Radien am Rand der
Zonenplatte gegenüber dem Laserstrahl sehr groß
werden, entsteht ein Gitter. Durch den verwendeten Holografieaufbau
lassen sich variable Beugungsgitter hoher Güte für
wenige ,,Pfennig" herstellen.
|
|