Как художники создавали свои голографические шедевры. (1)

Работы художников в технике голографии.

В большинстве работ, выполненных в голографической технике, авторы используют уникальные свойства голографического изображения и разнообразные схемы записи, сочетающие порой самые удивительные технические приемы. Возникает закономерный вопрос, - как мастера находят необычные решения для реализации своих художественных идей? Живописцы могут поменять краски и кисти, скульпторы использовать новый материал, графики - способы нанесения изображения на плоскость. Голографистам же приходится долго трудиться и экспериментировать, прежде чем удастся изобрести что-то новое, отвечающее их творческим замыслам. Для новичков лучший способ включиться в работу над голографическими проектами – это повторить чей-то успешный опыт, и только потом начинать изобретать свои уникальные приемчики.

В качестве голографической установки для своих экспериментов мы будем использовать «песочницу». Не смотря на простоту конструкции, в ней можно успешно реализовать самые разнообразные схемы для записи голограмм. Конструкции оснастки для использования в подобной установке, мы рассматривали в предыдущих главах.

Дифракционные решетки

Дифракционные решетки способны разлагать белый свет в спектры чистых цветов. В этом плане они могут являться прекрасными элементами в декоративных светильниках, в качестве мозаик и оригинальной бижутерии.

Свои первые опыты с использованием дифракционных решеток в качестве декоративных элементов вы можете произвести с кусочками ненужных CD дисков. Дорожки, нанесенные на зеркальную поверхность дисков, представляют собой прекрасные дифракционные решетки. Можно воспользоваться тисненой голографической лавсановой пленкой, которую используют в качестве декоративного ламината.

Как изготавливают голографические дифракционные решетки?

При сложении двух когерентных пучков лазерного излучения, под углом (φ) по отношению друг к другу, получим систему стоячих волн и сможем её записать в фотоэмульсии. Получится синтезированная дифракционная решетка с периодом: d = λ/2*sin(φ /2), где: λ – длина волны; (φ) – угол между направлениями лучей.

Как же изготовить дифракционную голографическую решетку в нашей лаборатории? Это не сложная задача. Надо вспомнить эксперимент Огюстена Френеля с двумя зеркалами. Только мы с вами будем использовать в своем эксперименте когерентный источник света - лазер. Теперь рассмотрим, как все это будет выглядеть.

1 – лазер; 2 – зеркало; 3 – расширитель пучка; 4 – черный экран; 5 и 6 – зеркала; 7 – фотопластинка.

Если склеить две полученные дифракционные решетки, повернув одну относительно другой на 90 градусов, то получим звездчатый дифракционный фильтр. Если посмотреть через фильтр на любой источник света, то вокруг него возникает искрящаяся разноцветная звездочка. Этот эффект можно использовать при создании декоративных светильников.

Голографический радужный 2D витраж.

Автор этого голографического витража Дитер Юнг - пионер художественной голографии.

Одним из первых выдающихся мастеров дифрагированного света в художественной голографии был немецкий художник Дитер Юнг. Управляя свойствами голографических дифракционных решёток, он создавал впечатляющие произведения в виде красочных витражей, сверкавших всеми цветами радуги. Своим витражам он придавал движение, считая, что для усиления впечатления можно добавлять ещё одну координату – время. Как это он делал, рассмотрим на простом примере "Бабочка".

Схема записи радужной голограммы в виде цветного витража.

С помощью цилиндрической линзы, в качестве которой можно использовать лабораторную пробирку, заполненную глицерином, создаем на диффузном отражателе яркую узкую полоску света. Взаимодействуя с опорным сферическим волновым фронтом, рассеянный полоской свет позволяет записать на фотопластинке, так называемую, радужную голограмму. Для формирования изображения применяют плоский трафарет. Перемещая полоску света от точки 1* до точки 3* и меняя трафареты, на различные участки фотоматериала записывают дифракционные структуры различной частоты.

Ширина светящейся полоски, используемой при записи радужной голограммы, должна быть приблизительно равна диаметру зрачка глаза d ≈ 4мм. и располагаться на расстоянии наилучшего зрения L ≈ 300мм от голограммы.

В результате восстановления изображения точечным источником белого света зритель может наблюдать из некоторой зоны разноцветные участки плоского витража.

Так как же получается разноцветный витраж?

После проявления и отбеливания изображение, можно рассматривать в свете ламп накаливания.

Картинку (2), восстановленную «радужной голограммой», мы видим через действительное изображение узкой щели, расположенной между глазами наблюдателя и голограммой. Если использовать восстанавливающий источник «белого» света (1), то щель растянется по вертикали в радугу непрерывного спектра. Красные лучи будут отклоняться сильнее, а синие меньше. (Цвета в «дифракционной радуге» расположены в обратном порядке, нежели при разложении света призмой.) Перед радужной голограммой всегда висит окно, через которое мы можем видеть двумерные фигуры, окрашенные в один из цветов радуги.

Пример расчета параметров записи многоцветной радужной 2D голограммы.

Перед тем, как начать записывать цветной радужный голографический коллаж на «тонкой» фотоэмульсии, необходимо произвести расчет геометрических параметров схемы записи каждой цветовой составляющей будущей голограммы.

Для того, что бы понять способ записи подобного коллажа, необходимо вспомнить как производится запись классической радужной голограммы, о чем мы рассказывали ранее в параграфе «Радужные голограммы».

Вместо узкой щели голограммы Лейта, мы будем записывать полоску света на диффузно рассеивающем экране. Вместо трехмерного голографического изображения в этом случае мы получим радужное изображение равномерно освещенной плоскости. В зависимости от пространственной частоты голографической структуры, записанной на голограмме, мы будем видеть через восстановленное действительное изображение полоски тот или иной цвет изображения плоскости голограммы.

На рисунке изображена схема записи цветной радужной двумерной голограммы через цветоделенные контактные трафареты (на рисунке не показаны) 1. фотопластинка; 2. меридиональная плоскость голограммы; 3. меридиональная линия голограммы; 4. сагиттальная линия голограммы; 5. опорный источник света (Ref); 6. диффузно отражающий экран (алюминиевая матовая пластинка); 7. полоска света от объектного источника (Ob) при записи красной составляющей; 8. полоска при записи зеленой составляющей; 9. полоска при записи синей составляющей;

Полоски света на диффузно отражающем экране формируем с помощью цилиндрического зеркала с мнимым фокусом, расположенным в точке (Ob). Если угол падения опорного излучения на голографическую фотопластинку (α0) оставить неизменным, а менять будем угловое положение светящейся полоски на экране относительно оси, перпендикулярной плоскости голограммы, то получим различные периоды интерференционных горизонтальных полос (di) на голограмме. Где:

di = λ/2sin(αi / 2);

Так как полоска, через которую мы будем наблюдать цветную плоскость, расположена на оси перпендикулярной плоскости голограммы, при этом должно выполняться следующее соотношение:

λg / sin(αg / 2) = λr / sin(αr / 2) = λb / sin(αb / 2);

Где:

λg – длина зеленой волны 520 нм. ;

αg – угол отклонения от нормали к голограмме положения «зеленой» полоски;

λr – длина зеленой волны 640 нм.

αr – угол отклонения от нормали к голограмме положения «красной» полоски;

λb – длина зеленой волны 520 нм.

αb – угол отклонения от нормали к голограмме положения «синей» полоски;

Отсюда вытекают уравнения, позволяющие вычислить значения углов αr и αb, относительно перпендикуляра к центру голограммы, когда αg = 0:

αr = α0 – 2*arcsin(λr / λg*sin(α0 / 2)); αr = 28,7 o;

αb = α0 + 2*arcsin(λb / λg*sin(α0 / 2)); αb = – 5 o;

Из соображений учета диаграммы рассеяния диффузного экрана, его наклон примем ( φb ) = 60 o.