O holograma é produto da holografia . É historicamente um processo de fotografia em relevo. Hoje, um holograma representa uma imagem tridimensional que parece estar "suspensa no ar". A palavra holograma vem do grego holos ("por completo") e graphein ("escrever").
Por abuso de linguagem, chamamos de "hologramas" os dispositivos afixados em cartões bancários, bilhetes, passaportes, caixas de software e outros objetos cuja irreprodutibilidade deve ser melhorada. Suas características são difíceis de reproduzir por falsificadores, mas não contêm informações 3D: o relevo aparente é revertido quando o dispositivo é girado 180 ° (de cabeça para baixo) e desaparece por uma rotação de 90 °.
Um holograma multicolorido e estável foi produzido em abril de 2011no Japão, por uma equipe liderada por Satoshi Kawata, em luz branca comum, usando " plasmons " (excitações eletrônicas que se propagam na superfície de um filme metálico), com base em princípios descobertos no final da década de 1990.
O princípio da holografia foi inventado em 1948 pelo húngaro Dennis Gabor (D. Gabor, Nature , t. 161 , 1948, p. 777). Este trabalho foi construído a partir da pesquisa de outros cientistas: o polonês Mieczysław Wolfke em 1920 e o inglês William Lawrence Bragg em 1939. Mas foi inicialmente pensado por Júlio Verne , em seu livro Le Château des Carpathes , em 1892.
O método foi aperfeiçoado e apresentado pelos pesquisadores Emmett Leith e Juris Upatnieks da Universidade de Michigan em 1964 , após o surgimento do laser em 1961, que proporcionou o ganho de luminância e as coerências espaciais e temporais necessárias ao seu registro (E. Leith & J. Upatnieks , J.Opt. Soc. Am , t. 54 , 1964, p. 1295).
Ao contrário da fotografia tradicional, que contém apenas informações bidimensionais, um holograma contém informações tridimensionais. Consiste em uma imagem de interferência entre as ondas vindas do objeto fotografado e uma parte do mesmo feixe de laser utilizado para iluminar o objeto. Os detalhes do holograma são muito pequenos (menos de um micrômetro). Sua realização requer:
As informações de toda a cena são distribuídas por toda a superfície do holograma. Um pequeno pedaço de um holograma permite reconstruir toda a imagem . Mas a definição (nitidez) da imagem será menor e os ângulos de onde podemos observar a cena serão mais restritos. Se o holograma for girado, a imagem girará com ele, mas manterá sua profundidade.
O holograma é gravado com uma luz monocromática , oportuna e consistente: o laser .
Existem dois tipos de hologramas:
Trata-se de construir interferências entre a mesma luz coerente que é refletida em um objeto e a da fonte.
Pegamos uma chapa fotográfica e um feixe de laser dividido (com espelhos semirrefletivos) em dois feixes coerentes. Enviamos um diretamente para a placa e o outro para o objeto a ser holografado onde é refletido na placa. A interferência entre os dois feixes irá imprimir uma imagem 3D na placa. Para restaurar a imagem, é necessário enviar um feixe de laser sob a placa. Ao contrário de uma fotografia onde apenas a intensidade é registrada na placa, o holograma também contém uma noção de distância ( fase da onda) que resulta da interferência com o segundo feixe.
Para entender o princípio de operação, descreveremos a gravação de um holograma fino de uma cena que possui apenas um ponto refletindo a luz. Esta descrição é apenas esquemática e não respeita escalas entre objetos e comprimentos de onda. Só serve para entender o princípio.
Na figura à direita iluminamos a cena com ondas planas vindas da esquerda. Parte dessa luz é refletida pelo ponto representado por um círculo branco. Apenas ondas refletidas à direita foram desenhadas. Essas ondas esféricas se afastam do ponto e se somam às ondas planas que iluminam a cena. Onde os picos coincidem com os picos e os vales com vales, haverá amplitude máxima . Simetricamente, quando os picos coincidem com as baixas, a amplitude será menor. Deve-se notar que existem pontos no espaço que sempre correspondem a um máximo de amplitude e outros que sempre correspondem a um mínimo de amplitude.
Uma superfície fotossensível é colocada no local indicado por linhas pontilhadas. A superfície sensível sofrerá exposição máxima onde a amplitude é máxima e menor onde a amplitude é mínima. Após o tratamento adequado da placa, as áreas altamente expostas se tornarão mais transparentes do que as áreas menos expostas. Na figura, circundamos com linhas pontilhadas as áreas que se tornarão mais opacas.
É interessante notar que se, durante a exposição, a placa se move em meio comprimento de onda, boa parte das zonas terá mudado de pouco exposto para mais exposto e vice-versa. Nesse caso, o registro falhará.
Iluminamos o holograma com ondas planas vindas da esquerda. A luz passa pelos "orifícios" não opacos do holograma, e cada "orifício" dá origem a ondas semi-esféricas que se propagam para a direita da placa. Na figura à direita, desenhamos apenas o topo da parte mais interessante dessas ondas. Pode-se ver que as ondas que saem dos orifícios da placa se somam para dar frentes de onda esféricas semelhantes às produzidas pela luz espalhada pelo ponto luminoso. Um observador à direita do holograma vê a luz que parece sair de um ponto colocado onde estava o ponto refletivo. Isso ocorre porque o holograma apenas deixa passar - ou promove - a luz que tem a fase “certa” no “lugar certo”.
Na realidade, a luz refletida de uma pequena parte de um objeto (o ponto no exemplo anterior) é fraca e só pode tornar as áreas do holograma um pouco mais opacas ou transparentes. Isso não impede a criação de frentes de onda semi-esféricas ao ler o holograma. Apenas o observador descobrirá que o ponto não é muito brilhante.
Um segundo ponto reflexivo adicionará suas próprias áreas um pouco mais claras ou mais escuras durante a gravação. Na reprodução, o segundo conjunto de áreas claras e escuras criará outro conjunto de frentes de onda semi-esféricas que parecerão sair da posição onde estava o segundo ponto. Se o ponto estivesse mais longe da placa, nós o "veríamos" mais longe e vice-versa. O holograma registrou a informação tridimensional da posição dos pontos. Um objeto estendido nada mais é do que um conjunto de pontos. Cada zona pontual do objeto cria zonas mais ou menos cinzentas que são adicionadas ao prato. Cada conjunto de áreas cinzentas cria, ao ler, ondas semiesféricas que parecem sair do lugar “certo” no espaço: voltamos a ver a imagem (virtual) do objeto.
Na prática, esse tipo de holograma - fino e com iluminação perpendicular - é muito pouco usado porque as emulsões sensíveis são mais espessas que o comprimento de onda. Além disso, os hologramas retos também fornecem imagens reais (no sentido óptico do termo) que são difíceis de ler.
Os hologramas podem ser usados para armazenar informações, isso é chamado de memória holográfica .
Alguns efeitos produzidos por técnicas como a imagem lenticular , Pepper's Phantom Illusion (processo de teatro óptico ) e exibições volumétricas são frequentemente confundidos com hologramas. A técnica fantasma de Pepper, sendo a mais fácil de executar, é frequentemente usada por monitores 3D que afirmam ser holográficos. Embora a ilusão original, trabalhando com espelhos, tenha sido projetada para o teatro e exija pessoas reais e objetos físicos localizados atrás do palco, variações modernas substituem o objeto fonte por uma tela digital, que exibe imagens filmadas ou geradas por computador. O reflexo, que parece flutuar no ar, é, no entanto, plano, menos realista do que se o objeto refletido fosse realmente tridimensional.
Em 2006, durante a apresentação da coleção outono-inverno do estilista Alexander McQueen , um pseudo holograma animado da modelo Kate Moss do artista canadense Chris Levine é projetado para o público (visível em 360 °). Não é um holograma, mas uma projeção de 4 imagens 2D nos quatro lados de uma pirâmide de vidro.
Por ocasião da eleição presidencial de 2008 nos Estados Unidos , o canal norte-americano CNN afirma estar usando um holograma na televisão pela primeira vez . No set, o apresentador fala com o "holograma" de um jornalista presente a 1 250 km a partir daqui, e depois com a de vários convidados, incluindo artista Will.i.am . Na realidade, eles não são hologramas reais, o apresentador não podia vê-los e, portanto, falou no vácuo com uma simples tela de retorno; a imagem reconstituída sendo integrada na transmissão de vídeo quase em tempo real. Esta é uma simulação de holograma, a técnica sendo a de uma sobreposição de vídeo 3D que apenas dá à imagem da TV a impressão holográfica (o apresentador não está na frente de nada, nem mesmo de uma imagem). A técnica utilizada é a tomografia , principalmente utilizada em imagens médicas.
Outras aplicações foram falsamente atribuídas à holografia, por exemplo, as performances de Gorillaz e Madonna no Emmy Awards , que representam uma simples projeção animada em uma tela, jogando com o princípio de uma ilusão de ótica.
No Japão, um show foi dado por um cantor de "holograma" (o termo está sendo abusado por se tratar de uma imagem projetada em um fundo de vidro). A personagem Hatsune Miku do software Vocaloid foi representada em 3D no palco acompanhada por músicos reais na frente de centenas de espectadores durante o show Miku 39s Giving Day.
Em 2011, o DJ Eric Prydz lançou uma série de concertos EPIC em que usou hologramas.
Em 2011, em Pequim , a empresa Burberry produziu um desfile incluindo manequins 2D projetados em tamanho real. Em 2012, na França, processos semelhantes possibilitaram a exibição de modelos virtuais na exposição French Lingerie em Paris.
O 15 de abril de 2012, por ocasião do festival Coachella , aconteceu o primeiro dueto entre o artista de hip-hop Snoop Dogg e uma reprodução holográfica (calculada em 3D mas ainda exibida em 2D) do lendário rapper Tupac Shakur . Foi criado pelo estúdio AV Concepts a partir de uma ideia original do Dr. Dre e com a aprovação de Afeni Shakur (a mãe da artista falecida em 1996). A criação do holograma, que durou mais de quatro meses e custou algumas centenas de milhares de dólares, não foi fácil segundo as declarações de Nick Smith, presidente da empresa responsável pela produção ...
A empresa americana Leia Inc. (uma referência à Princesa Leia de Star Wars ), presidida pelo físico francês David Fattal, anuncia hologramas em nossos celulares no Mobile World Congress em Barcelona . Este dispositivo holográfico gerado por uma tela LCD especial, mas nem mais grosso nem mais complicado de fabricar, poderia ser usado para novos videogames e usos de telefone, incluindo medicina.
O 5 de fevereiro de 2017, Jean-Luc Mélenchon organiza o primeiro encontro sobre o espírito da ciência e a partilha dos “hologramas” com uma presença em Lyon e em Paris. Na realidade, não é um holograma, mas uma simples projeção de vídeo 2D do teto da sala em uma tela de filme quase transparente colocada a 45 °, criando uma ilusão de ótica. O príncipe Charles , o presidente Erdoğan e outros antes de Mélenchon se envolveram no mesmo exercício, mas não na transmissão ao vivo.