Gábor Dénes kísérlete az elektromikroszkóp felbontásának növelésére nem járt sikerrel, viszont az elv, ahogy a feladatnak nekilátott, igen csak figyelemre méltó volt. Abból indult ki, ha már elértük a részletbontás fizikai határát és a képi információ szóródása, szétkenődése miatt nem ezt tudjuk tovább fokozni, próbáljuk meg ebből a szórt információ halmazból visszanyerni a részleteket. Erről saját szavaival a következőképp beszélt 1972-ben.
Gábor Dénes a holográfia elvéről (részlet az 1972-es Nobel-díj átadón elhangzott beszédéből):
"A problémán való hosszas tűnődés után 1947-ben egy szép húsvéti napon hirtelen rájöttem egy megoldásra. Miért nem készítünk rossz elektronképet, ami viszont tartalmazza a teljes információt, és amit aztán optikai eszközökkel korrigálunk? Világos volt számomra, hogy ha egyáltalán lehetséges, akkor csak koherens elektronnyalábokkal valósítható meg, olyan elektronhullámokkal, amelyek határozott fázissal rendelkeznek.
A közönséges fénykép teljesen elveszíti a fázist, csak az intenzitásokat rögzíti. De ne csodálkozzunk azon, hogy elveszítjük a fázist, ha nincs mihez hasonlítanunk! Lássuk, mi történik, ha egy etalont, vagyis egy “koherens hátteret" adunk hozzá! Elgondolásomat a 2. ábra mutatja arra az egyszerű esetre, amikor csak egy tárgypont van. A tárgyhullám és a koherens háttér, vagy “referenciahullám" ekkor interferenciacsíkokat hoz létre. Maximumok jelentkeznek mindenhol, ahol a két hullám fázisa megegyezik.
Készítsünk egy éles pozitív képet, amelyik csak a maximumoknál ereszt át, és világítsuk meg a referenciaforrással. A fázisok az A forrásra nézve természetesen helyesek, de mivel a réseknél a fázisok azonosak, B-re is helyesnek kell lenniük; ezért a B hullámának is meg kell jelennie, mégpedig rekonstruáltan."
Forrás: Fizikai Szemle 2000/6
A holográfia alapelvét tehát az a feltételezés indította el, hogy információ el nem veszik, csak a szóródás miatt egy térben diffúz, homogén masszává válik, aminek feldolgozása így már igen nehéz. Intuitív ötlete az volt, hogy ez a diffúz, szétterült információ újrarendezhető egy referenciahullám felhasználásával. Ahhoz, hogy referenciahullámmal újra tudjuk rendezni a szórt fényhullámokat, olyan rögzítő eljárásra van szükség, ami a hullámtér teljes információtartalmát képes felvenni: az intenzitást és a hullámok fázisát is.
A fényképezési eljárások csak a fény intenzitását rögzítik, a fázist nem. A fázis rögzítésének elvi akadálya is van, hiszen a normál fényben (pl napfény, izzólámpa) folytonos spektrumuk miatt, sokféle frekvencia van jelen, ezek hullámfrontjai teljesen rendezetlenek.
Gábor Dénes a fázis rögzítésére az interferencia jelenségét használta fel. Az interferencia a hullámfázisok találkozásakor fellépő erősítő vagy kioltó hatást, egy intenzitás mintázattá fordítja, ez a mintázat már könnyen rögzíthető fotólemezen, filmen.
Az interferencia létrejöttének egyik fontos feltétele, hogy a hullámok
fázisai rendezettek legyenek és ezt a rendezettséget hosszabb úton is
megtartsák. Ezt koherenciának nevezik.
Forrás: BME wiki
Gábor tehát egy koherens referenciahullámot állított elő, ami a gyakorlatban a vizsgálathoz használt hullámtér egy elkülönített része volt, de nem vett részt a vizsgálatban, nem lépett kölcsönhatásba a tárggyal. A tárgyról visszavert és a referencia hullám találkozása során létrejött interferencia mintázatot rögzítette a fotólemezen. Azt mondhatjuk, a hologram egy speciálisan létrehozott interferencia kép, amiből a rögzített fényhullámok teljes információtartalma visszaállítható.
A természetben a holográfiához alkalmas koherens fényforrásokat nem ismerünk, így az első sikeres hologram elkészítésére 1962-ig - az első gyakorlatban használható lézer megalkotásáig kellett várni.
A holográfiai rögzítés elvi vázlatata:
* * *
Források, irodalom:
Interferencia, Lézer, Holográfia, Fizikai Szemle 2000/6