Geleceğin Dünyasında Hologram

Fotoğraf makinesiyle çektiğimiz görüntüler tek bir açıdan fotoğraflandığı için derinlik hissi kayıt sırasında kaybolur. Normal bir fotoğrafa baktığımızda fotoğraftaki nesnelerin ne kadar uzakta olduklarını yani derinliklerini algılayamadan sanki iki boyutlularmış gibi görürüz. Hologramda ise bir görüntü gerçek dünyada göründüğü üç boyutlu hâliyle yüzeye kaydedilir.

Hologramı, nesnelerin görüntülerini film yüzeyine üç boyutlu görünebilecekleri şekilde kaydetme tekniği olarak tanımlayabiliriz. Hologram kelimesi Yunancada “bütünü, tamamı” anlamına gelen holos ve “çizmek” anlamına gelen gram kelimelerinden türetilmiş. 

Aradan geçen zamanda bu konuda birçok çalışma yapıldı. Ancak görüntünün eksiksiz şekilde bir yüzeye sabitlenmesi (kaydedilmesi) hayli zor bir süreç.

Siyah Beyaz Fotoğraflardan Holograma…

Günümüzdeki şekliyle fotoğraf tekniği, 1827 yılında Nicephore Niepce’in görüntüyü film yüzeyine kaydetmesi ile ortaya çıktı. Fotoğrafçılığın ilk yıllarında görüntüler sadece siyah-beyaz olarak kaydedilebiliyordu. Kayıt sırasında hem renk hem de derinlik kayboluyordu çünkü renk ve derinliği kaydedebilecek teknoloji o dönemde henüz geliştirilememişti. Daha sonraki yıllarda nesnelerin renkleri de kaydedilmeye başlandı. Ama görüntünün derinliğinin de kaydedilmesi için hologram tekniğinin geliştirildiği 1947 yılına kadar beklemek gerekecekti. Hologram tekniğinin bugünkü hâlini alması ise lazerlerin geliştirilmesinden sonra mümkün oldu.

Holografik yani üç boyutlu kayıt, basit bir fotoğrafçılık tekniği gibi görünse de bilim ve teknoloji açısından hayli önemli bir gelişmeydi. 1971 Nobel Fizik Ödülü’nün, ilk hologram kaydını 1947’de gerçekleştiren Dennis Gabor’a verilmesi de bunu kanıtlar nitelikte.

Macar asıllı İngiliz bilim insanı Dennis Gabor

Peki, gerçek görüntüyü kaydetmek yani hologram oluşturmak neden zor?

Bu soruyu cevaplamak ve hologram tekniğini daha iyi anlamak için nesnelerden gelen görüntünün yani ışığın bazı temel özelliklerini bilmemiz gerekiyor. 

Işık, beraberinde elektrik ve manyetik alanlar taşıyan bir elektromanyetik dalgadır. Her dalga gibi ışık dalgalarının da genliği (elektrik ve manyetik alanlar) ve fazı vardır. Işığın taşıdığı görüntüyü tam olarak kaydetmek demek, dalganın hem genliğini hem de fazını aynı anda kaydetmek anlamına gelir.

Geleneksel siyah-beyaz ve renkli fotoğraflarda film yüzeyine, günümüzdeki dijital makinelerde ise sensör yüzeyine kaydedilen sadece ışığın şiddetidir (Işığın şiddeti, genliğin karesiyle orantılıdır.). Bu kayıtlardan üç boyutlu görüntü elde etmek mümkün değildir. Çünkü tutulan kayıttan fotoğrafı çekilen nesnenin üç boyutlu yapısını elde edebilmek için, nesnenin farklı kısımlarından gelen ışınların makineye varış süresi arasındaki farkın da bilinmesi gerekir. Bunun için ışığın şiddetinin yanı sıra faz bilgisi de gereklidir. 

Hologramlar Nasıl Çalışır?

Peki, ışığın hem genliğini hem de fazını aynı anda nasıl kaydedebiliriz?

 

Bunun için görüntüsü kaydedilecek nesneden gelen ışığın yanı sıra bir referans ışığa da kayıt sırasında ihtiyaç duyarız. Nesneden gelen ışık ile referans ışığın film yüzeyinde girişimi ile oluşan girişim deseni hem şiddet hem de faz bilgisini içerir. Dolayısıyla holografik kayıt nesneden gelen ışıkla referans ışığın oluşturduğu bir girişim desenidir.

Elektromanyetik dalgaların birbirini yok etmesi veya kuvvetlendirmesi olayı girişim, ekran üzerinde oluşan görüntü ise girişim deseni olarak tanımlanabilir.

Bu yüzden çıplak gözle holograma baktığımızda nesnenin normal bir görüntüsünü değil, anlaşılmayan bir girişim deseni görürüz. Film yüzeyine kaydedilen görüntüyü yeniden oluşturmak için film üzerine referans ışık göndermemiz gerekir. Kayıt sırasında kullanılan bu referans ışık, kaydı yapılan görüntünün girişim deseniyle etkileşerek gözümüze gelir. Referans ışık, şiddetin yanı sıra beraberinde faz bilgisini de gözümüze taşıyacağı için sanki üç boyutlu gerçek bir nesneye bakıyormuşuz gibi bir algı oluşur.

Hologramlar Nerelerde Kullanılıyor?

Hologram bir fotoğrafik teknik ve görüntü kaydı gibi görünse de geniş bir uygulama alanına sahip. En büyük potansiyel kullanım alanlarından biri veri depolama. Örneğin CD, DVD ve BlueRay gibi kayıt ortamları her ne kadar üç boyutlu olsalar da veriler manyetik sabit disklerde olduğu gibi iki boyutlu bir yüzeye kaydedildiğinden saklama kapasiteleri sınırlı. Hologram tekniği kullanıldığında ise veriler üç boyutlu olarak da kaydedilebilir. Dolayısıyla hologram tekniği sayesinde veri kayıt cihazlarının kapasitesini büyük oranda artırmak mümkün. Holografik saklama tekniğine dayalı sabit diskler henüz piyasaya çıkmamış olsa da yakın zamanda bu tür ürünleri raflarda görebiliriz.

Hologramın diğer potansiyel uygulama alanları ise eğitim ve sağlık. Eğitim materyallerinin üç boyutlu hâle getirilmesi ve özellikle anatomi eğitiminin üç boyutlu olarak verilmesi tıp öğrencileri için hayli yararlı. Holografik görüntünün internet üzerinden daha güvenli biçimde iletilmesi sayesinde ilerleyen zamanlarda uzaktan ameliyatların yapılması da mümkün olabilir.

Gelecekte holografik görüntülemenin hayatımızda daha fazla yer edineceği öngörülüyor. Özellikle her geçen gün daha fazla deneyimlediğimiz sanal dünyayı alışık olduğumuz üç boyutlu dünyaya yaklaştırmak, holografik görüntülemeyle mümkün olacağa benziyor.

Kaynaklar:

• https://www.britannica.com/technology/holography
• https://science.howstuffworks.com/hologram.htm
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/optmod/holog.html

Yazar Hakkında: