HOLOGRAFÍA

• CONCEPTO:

La holografía es una técnica avanzada de fotografía, que consiste en crear imágenes tridimensionales. Para esto se utiliza un rayo láser, que graba microscópicamente una película fotosensible. Ésta, al recibir la luz desde la perspectiva adecuada, proyecta una imagen en tres dimensiones.

• CREADOR:

DENNIS GABOR

 Dennis Gabor nace en una familia acomodada en el Imperio austrohúngaro, su familia paterna proviene de Rusia mientras que su familia materna de España, posiblemente de judíos sefardíes llegados a Hungría en el siglo XVIII. En su niñez era un admirador de Julio Verne y Thomas Edison. Su padre era un industrial y Director de la Compañía General Húngara de Minas de Carbón que motivó la influencia sobre la física y la ingeniería en el hogar familiar. También gracias a su familia, aprendió además del húngaro, alemán, inglés y francés.

En 1910, con apenas 10 años, con la ayuda de sus padres presenta la solicitud del impreso de la primera de hasta unas setenta y tres patentes realizadas a lo largo de su vida. Su idea se inspiró en un tiovivo de una feria en el cual habían sustituido los típicos caballos por pequeños aviones, muy de moda en esa época por los hermanos Wright. A diferencia de este tiovivo, ideó un sistema donde los aviones con un motor eléctrico y unas correas podían ir cambiando de altura conforme giraban alrededor de un eje central. El 14 de noviembre de 1911 la Oficina de Patentes de Hungría le concedió su primera patente por su tiovivo de aviones mecánicos, la número 54.703.

Durante estos primeros años él y su hermano prueban experimentos que leen en revistas científicas en su pequeño laboratorio domestico, experimentan con la fotografía, radiación, rayos x entre otros fenómenos físicos.

Aunque le fascinaba la física, decide estudiar ingeniería. Al cumplir los dieciocho años es enviado al norte de Italia para servir en la artillería astro-húngara en los últimos meses de la Primera Guerra Mundial, aunque el armisticio no tarda en firmarse, por lo que puede regresar e iniciar los estudios de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest.

A finales de 1918, con la derrota del imperio astrohúngaro, una revolución declara la República Soviética Húngara, tras cuyo fracaso se restaura la monarquía y aumenta la influencia en la región de la Unión Soviética. Gabor no es partidario de este nuevo gobierno que considera reaccionario y en 1920 cuando lo vuelven a llamar para realizar otro servicio militar, abandona Hungría para empezar de nuevo en Berlín.

En 1947, presenta públicamente la holografía o reconstrucción del frente de onda como la citó el que le daría fama internacional y el premio Nobel de Física en 1971.

Buscaba una herramienta para mejorar la resolución y definición del microscopio electrónico, compensando por medios ópticos las deficiencias de su imagen. Se propuso realizar esto mediante un proceso de registro fotográfico de imágenes, es decir, una técnica semejante a la fotografía que permite reproducir imágenes de una real. La diferencia entre ambas técnicas es que esta vez no solo se registra la imagen del objeto también las ondas de la luz que refleja dicho objeto. De esta forma en poco lugar se puede conseguir guardar gran cantidad de información gracias al principio de superposición, al poner información superpuesta en distintas capas.

En 1949 ingresó en el Imperial College de Londres, sobre todo gracias a su idea de reconstrucción del frente de onda entre importantes científicos como Lawrence Bragg y Max Born, ambos Premios Nobel de Física y Charles Darwin, nieto del famoso Charles Darwin y Director del Laboratorio Nacional de Física de Gran Bretaña.

En 1958 accedió a una plaza de profesor de Física Aplicada hasta su jubilación en 1967. Una importante parte de sus trabajos de investigación los realiza en una empresa de Estados Unidos en los laboratorios de la empresa de televisión, Columbia Broadcasting System en Stanford (California).

En 1962 Yuri Denisyuk en la Unión Soviética y, sobre todo, Emmett Leith en Estados Unidos aplican un nuevo descubrimiento el láser, a la técnica holográfica que ayuda a revolucionar el campo óptico.

Gabor además investigó la manera en la que se comunican los seres humanos, el resultado de estos trabajos fue la primera teoría de la síntesis granular. También es conocido por haber introducido el concepto de Filtro de Gabor, una variante local de la Transformada de Fourier, muy utilizada hoy en día en el mundo de las telecomunicaciones y procesamiento de imágenes.

En su autobiografía detalla su descubrimiento como un ejercicio de serendipia: un descubrimiento científico afortunado e inesperado por accidente. Pretendía mejorar el microscopio electrónico, lo que en su momento no tuvo ningún éxito y sólo se consiguió de manera práctica en la década de 1990. Sin embargo con la invención del láser, su idea original sí dio lugar a innumerables aplicaciones científicas, tecnológicas e incluso artísticas.

• PRINCIPIOS:

Principio de funcionamiento de un holograma:
-Grabado de un holograma:

En la imagen de la derecha se alumbra la escena con ondas planas que vienen de la izquierda. Una parte de la luz se refleja en el punto, representado como un círculo blanco. Sólo está representada la luz reflejada hacia la derecha. Esas ondas esféricas se alejan del punto y se adicionan a las ondas planas que alumbran la escena. En los sitios donde las crestas coinciden con crestas y los valles con valles habrá máximos de amplitud. Simétricamente, donde las crestas coinciden con valles y los valles con crestas la amplitud será mínima. Hay sitios del espacio donde siempre la amplitud es máxima y sitios donde la amplitud siempre es mínima.

La superficie de una placa fotosensible ubicada en el sitio punteado de la imagen estará lo más expuesta en donde la amplitud es máxima y lo menos expuesta en los sitios donde la amplitud es mínima. Después de un tratamiento adecuado, las zonas más expuestas resultarán más transparentes y las zonas menos expuestas más opacas.

Es interesante señalar, que si durante la exposición, la placa se mueve media longitud de onda (un cuarto de micrón), una buena parte de las zonas habrá pasado de las más expuestas a las menos expuestas y el grabado del holograma habrá fracasado.

-Observación del holograma:

Alumbramos el holograma con ondas planas que vienen de la izquierda. La luz pasa por los "espacios" transparentes del holograma y cada "espacio" crea ondas semiesféricas que se propagan hacia la derecha. En la imagen a la derecha solo hemos dibujado la parte interesante de la cresta de las ondas. Se aclara que las ondas que salen de los "espacios" de la placa se adicionan para dar frentes de onda semiesféricos similares a los frentes producidos por la luz reflejada por el punto de la escena. Un observador situado a la derecha de la placa ve luz que parece salir de un punto situado en el sitio donde estaba el punto de la escena. Eso es debido al hecho que el holograma deja pasar – o favorece – la luz que tiene la "buena" fase en el "buen" sitio.

-Objeto en lugar de un punto único:

En realidad, la luz reflejada por una pequeña parte de un objeto (el punto del ejemplo precedente) es débil y solo puede contribuir a que zonas del holograma sean un poco más oscuras o más claras. Eso no impide la formación de frentes de onda semiesféricos durante la lectura del holograma. El observador encontrará solamente, que el punto es poco brillante.

Un segundo punto luminoso añade, al grabado del holograma, sus propias zonas un poco más claras u oscuras. A la observación, el segundo juego de zonas claras y oscuras crea otro conjunto de frentes de onda que parece originarse de la posición donde se encontraba el segundo punto. Si el punto se encontraba más lejos, se le "verá" más lejos y viceversa. El holograma graba la información tridimensional de la posición de los puntos.

Un objeto grande no es otra cosa que un conjunto de puntos. Cada zona puntual del objeto crea zonas más o menos grises que se adicionan en la placa. Cada conjunto de zonas grises crea, a la observación, ondas semiesféricas que parecen salir del "buen" sitio del espacio: y así vemos una imagen (virtual) del objeto.

En la práctica, este tipo de holograma – fino y con alumbrado perpendicular – es poco utilizado, ya que las emulsiones sensibles son más espesas que la longitud de onda. Además los hologramas con alumbrado perpendicular dan también imágenes más reales (en el sentido óptico de la palabra) inoportunas en la observación.