Eine kleine Geschichte der Holografie

8. April 2017, 21:58

Erfunden wurde die Holografie Ende der 1940er Jahre von dem in Budapest geborenen Physiker Dennis Gabor. Gabor arbeitete damals an der Verbesserung der Auflösungsstärke des Elektronen-Mikroskops. Sein Interesse galt aber auch der Fotografie und den Problemen der akustischen und visuellen Signalvermittlung. Dabei entdeckte er das, was er "Hologramm" nannte: die zweidimensionale Abbildung von dreidimensionalen Informationen. 20 Jahre später erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik.

Wo ist der Zug?

Es blieb dem amerikanischen Physiker Emmeth Leith, der im Dezember letzten Jahres verstarb, und seinem Kollegen Juri Upatnieks vorbehalten, die Welt von der Holografie zu überzeugen. Im März 1964 führten die beiden Wissenschafter bei einem Treffen der optischen Gesellschaft in Washington DC das erste Hologramm in hoher Qualität vor.

Die beiden zeigten das Hologramm einer Modelleisenbahn - das Bild war nicht größer als zehn mal zwölf Zentimeter - und die Menschen standen Schlange, um es zu sehen. "Sie sahen sich das Bild an und stellten dumme Fragen wie: Wo ist der Zug? Verwenden Sie Spiegel?", berichtete Emmeth Leith. "Sie konnten einfach nicht glauben, dass es sich nur um ein Bild handelt, das so realistisch ist, dass es den Eindruck erweckt, das Objekt befinde sich im gleichen Raum."

Lichtwellen speichern und rekonstruieren

Im Grunde genommen geht es bei der Holografie immer nur um das Eine: um das Speichern und die Rekonstruktion von Lichtwellen. Es gibt zwei Definitionen von Hologramm. Die erste stammt von Dennis Gabor selbst und lautet: Ein Hologramm kann jede Lichtwelle anhand ihrer Phase rekonstruieren, es kann die Lichtwelle, die ausgesendet wird, exakt nachbilden.

Eine andere Definition besagt: Das Bild existiert auf der holografischen Platte nicht nur an einer Stelle, sondern es wird auf der ganzen Platte verteilt. Wenn man eine Fotoplatte in kleine Teile bricht, kann man trotzdem in jedem dieser Teile das ganze Bild sehen.

Günther Wernicke vom Institut für Physik der Humboldt Universität in Berlin bevorzugt die erste Definition, denn die zweite Aussage stimme nicht ganz. Abgespeichert wird die Information im Hologramm in Form eines Interferenzmusters. So bezeichnet man das Phänomen, das entsteht, wenn sich zwei Lichtwellen kreuzen. In diesem Schnittpunkt wird die Bewegung der Welle regelrecht eingefroren. Dabei entsteht ein Muster, das auf einer hoch auflösenden Fotoplatte aufgezeichnet wird.

Keinerlei Linse vonnöten

In der Holografie macht man sich optische Prinzipien zunutze, zum Beispiel die Tatsache, dass sich Licht in Form von elektromagnetischen Wellen fortbewegt. Auf diese physikalische Vorstellung von Licht haben sich die Wissenschafter bereits im 19. Jahrhundert geeinigt.

Das wirkliche Geheimnis der Holografie liegt aber darin, ein Objekt mit zwei Lichtstrahlen zu beleuchten, erklärt Nils Abramson, der vor seiner Pensionierung am Royal Institute of Technology in Stockholm arbeitete. "Sie brauchen keinerlei Linsen. Was sie brauchen, ist ein zweiter Lichtstrahl. Wir nennen ihn Referenzstrahl. Wenn diese zwei Strahlen gemeinsam die Fotoplatte beleuchten, dann produzieren Sie ein Bild."

Videokonferenzen, Werbung, DVDs
Hat man die Information über ein Objekt in einem Rechner, dann kann man diesen Datensatz auch bearbeiten. Heute können sich manche Wissenschafter vorstellen, Medizinstudenten den menschlichen Körper in Form von Hologrammen zu erläutern. Videokonferenzen, davon sind einige Firmen überzeugt, würden mehr Sinn machen, wenn der Gesprächspartner aus Tokio der Sitzung in New York in Form eines Hologramms beiwohnen würde.

Als potenzieller Kunde für holografische Anwendungen wird oft die Werbebranche genannt. Die könnte damit in Zukunft ihre Werbung in Form von dreidimensionalen Objekten aus der Hauswand "wachsen" lassen.

Ein großer Traum der Holografen war von Anfang an die Entwicklung eines holografischen Speichers. Heute steht er für DVDs kurz vor seiner Markteinführung.

Fast ein "Holodeck"

Es war Emmeth Leith, der vor seinem Tod im Dezember 2005 sagte, dass die wirklich revolutionären Ideen in der Holografie bereits vor 40 Jahren entstanden seien. Heute reicht der Griff in die Schublade, denn dort landeten bereits Ende der 60er Jahren viele Ideen. Konzepte über den Bau optischer Computer, optische Speichermedien und das holografische Kino. Die Liste ist lang.

Für Aufsehen sorgte vor kurzem ein von japanischen Wissenschaftern in den Raum projiziertes dreidimensionales Lichtobjekt. Mit Hilfe von kurzen Laserimpulsen ist es den Wissenschaftern gelungen, ein künstliches Plasma zu erzeugen, indem ein künstliches Lichtobjekt punktgenau positioniert werden kann. Die Arbeit erinnert ein wenig an das "Holodeck" aus dem Science-Fiction-Klassiker "Star Trek". Nur mit Holografie, so Günther Wernicke von der Humboldt Universität in Berlin, habe das allerdings nichts zu tun.