Budoucnost hologramů prostupuje mnoha obory

Poodhalit tajemství holografie jsme se vydali na katedru fyzikální elektroniky pražského ČVUT. A to za jedním z nejpovolanějších, vědeckým pracovníkem Markem Škereněm, který se holografií zabývá už dvacet let, od té doby, co na téže fakultě studoval. Dnes je tu vedoucím skupiny optické fyziky a má na starosti také vědu a výzkum.

Od roku 1995 studoval na katedře fyzikální elektroniky Fakulty jaderné a inženýrské ČVUT v Praze. Už během studia se zabýval holografií, a to především syntetickou holografií a posléze také klasickými hologramy, záznamovými materiály a různými způsoby využití hologramů v praxi. Nyní zde působí jako vědecký pracovník a vedoucí skupiny optické fyziky. Studentům předává své znalosti z optiky a holografie.

Zatímco se připravovala káva, dozvěděla jsem se, že například 3D kino tak, jak jej dnes známe, nemá s holografií vůbec nic společného. Jde o optický klam skládání dvou různých obrazů, který vzniká v naší hlavě díky speciálním brýlím. A ještě nás nutí zaostřovat oči na plátno, přestože 3D obrazy jsou právě před ním nebo za ním, což nemusí být pro každého příjemné.

Prohlížela jsem si vystavené hologramy. Z dálky se tvářily jako obyčejné obrázky, velké asi jako otevřený sešit a visící na zdi. Ve chvíli, kdy jsem k nim přišla blíž, objevil se skutečný 3D obraz. Tak skutečný, že jsem si musela dávat pozor, abych se nesnažila na něj sáhnout. Obrazy vystupovaly ve svém 3D rozměru a rozum se jen stěží vypořádával s tím, že je celý předmět záhadným způsobem uschovaný v tak tenké desce.

Vzápětí se mi dostalo skutečně velmi podrobného vysvětlení o tom, co je a není holografie, kde všude se používá a může používat a jaká je její budoucnost. Zjistila jsem, že je to složitá věda, z níž lze jen stěží oddělovat některé části a hledat jednoduchá vysvětlení. Díky odbornému výkladu jsem však do jejího světa mohla nahlédnout a odnést si odpovědi na nejzákladnější otázky, které mne na akademické půdě napadaly.

Co je to hologram?

Hologram může vypadat jako obrázek. Ale z fyzikálního hlediska je to určitý prvek (transformační prvek), který umí z NĚJAKÉHO SVĚTLA udělat JINÉ SVĚTLO. A to jiné světlo se tváří, jako by se právě odrazilo od nějaké konkrétní věci.

A tak vidíme třeba trojrozměrné ozubené kolo, přestože nikde žádné není. Naše oko však právě zachytilo světlo vycházející z hologramu, které v sobě informaci „ozubené kolo“ nese.

Holografie je tedy tvorba 3D obrázků?

Hologram umí mnohem víc! Běžně se člověk dostane nejspíš pouze k obrázkům, ale hologram se uplatňuje v mnoha oborech, všude tam, kde se pracuje se světlem.

Čím se liší hologram od obyčejné fotografie?

Kdybychom dali pod mikroskop fotografii, uvidíme jen určitou barvu, nic víc. Ovšem podíváme-li se pod mikroskopem na hologram, objeví se mřížka. Zdá se být pravidelná, ve skutečnosti je však různě pokřivená, proto se na ní světlo různě deformuje, můžeme říci, že se ohýbá. Fotografie umí v určitém bodě pouze pohltit část barevného spektra a zbytek odráží do všech stran stejně. Pokud tedy koukáme na fotografii z různých úhlů, vidíme stále tentýž, pouze dvojrozměrný obraz. Hologram díky mřížce ohýbá světlo do různých stran různě – přesně tak, jak potřebujeme a jak je již pokřivením mřížky předem určeno. Při pohledu na hologram z různých směrů vidíme tedy 3D objekt!

Jak se tedy konkrétní věc, třeba kopací míč nebo hodinky, dostanou do holografického obrazu?

Potřebujeme získat mřížku, která v sobě bude mít pokřivení přesně taková, že odražené světlo vytvoří obraz míče. Jak ji získat? Posvítíme na míč světlem a odražené světlo zachytíme na nějaký materiál, podobně jako je to u fotografování. S tím rozdílem, že ke světlu, které běží od míče, připojíme ještě další pomocnou vlnu a jejich sloučením vznikne mřížka. Obě vlny musí pocházet z jediného laseru, protože pouze potom mají přesně ty vlastnosti, které jsou k vytvoření mřížky potřeba. Hustota mřížky je velmi vysoká, mezera mezi dvěma proužky je přibližně stokrát menší než tloušťka lidského vlasu…