Bionik: Technik nach dem Vorbild der Natur - Junge Wissenschaft

Jugend forscht
Abb. 11: Versuchsaufbau aus eigenen HOE zur Aufnahme von Bildebenenhologrammen H-Linse: eigene
holografische Linse f = 22mm; H-Strahlteiler: eigener holografischer Strahlteiler (Gitter: Teilwinkel
60°); Film: Holografiefilm, in Diarähmchen geklemmt, grünempfindlich; H-Master: eigenes Masterhologramm,
projiziert das Objekt auf den Film
6.4 Erzeugung eines Spiegels
Ein HOE, welches auch jetzt schon in
einigen Bereichen Anwendung findet, ist
der holografische Spiegel (vgl. 4.6). Dieser
ist ein Reflexionshologramm.
Mit dem Aufbau (Abb. 10) wurden Spiegel
mit geringer einfarbiger (grüner) Reflexionswirkung
hergestellt. Die von mir
verwendeten Filme sind zu dünn, um
gute Spiegel herzustellen. Mit ca. 50μm
dicken Fotopolymeren kann man jedoch
Reflexionswirkungen nahe 100% erreichen.
Mein fertiger holografischer Spiegel reflektiert
das einfallende grüne Licht im
45° Winkel. Andersfarbiges Licht wird
fast vollständig durchgelassen.
Eine Spieglung, bei der der Einfallswinkel
nicht dem Ausfallswinkel gleicht, ist
mit Metallspiegeln nicht möglich.
6.5 Kombinationen holografischer
Elemente
HOE zeichnen sich besonders dadurch
aus, dass sie verschiedene optische Funktionen
in einem Element vereinen und
somit Platz und Material sparen können.
Um die Kombinationsmöglichkeiten von
HOE zu prüfen, stellte ich Linse-Spiegel
und Gitter-Spiegel Kombinationselemente
her. Sie erfüllen auf Grund der
geringen Dicken meiner Filme nicht die
Standards meiner anderen Elemente und
sind somit nicht weiterverwendbar. Ihre
Funktionsfähigkeit ist jedoch deutlich an
den Effekten zu erkennen, die sich bei
Betrachtung mit einer Weißlichtlampe
ergeben.
Um die Aufnahme der beiden Elemente
ökonomisch zu gestalten, nahm ich die
Elemente als DW-Hologramme auf (vgl.
3.2), wobei ich einmal eine große Linse
und einmal einen vorhandenen Gitterspiegel
als Objekt nutzte.
6.6 Versuchsaufbau aus eigenen
holografischen Elementen
Der Versuchsaufbau soll zeigen, dass
meine HOE und Hologramme von so
guter Qualität sind, dass man sie erfolgreich
weiterverwenden kann. Gleichzeitig
soll gezeigt werden, dass Hologramme
vielseitig klassische Materialien ersetzen
können und dass damit auch andere oder
verbesserte Eigenschaften hervorgerufen
werden können. In dem Aufbau (Abb.
11) wurden daher einige verschiedenartige
Dinge durch Hologramme ersetzt.
Der Strahl wurde mit meiner holografischen
Linse fokussiert und mit meinem
Gitter geteilt.
Die ersetzten Elemente (Linsen und
Doppelprismen/ beschichtete Strahlteiler)
sind zwei grundlegend verschiedene
Dinge. Der Spiegel, mit dem der
Referenzstrahl gefaltet wurde, wurde
nicht ersetzt, weil der eigene holografische
Spiegel keine ausreichende Reflexionswirkung
aufweist. Dafür wurde im
Objektstrahl das abzubildende Objekt
selbst ersetzt. Ein dünnes Masterhologramm
nimmt dessen Platz ein und bietet
einen sonst unmöglichen Vorteil:
Das Objekt wird mitten im Aufnahmefilm
abgebildet.
Komponenten wie Justierspiegel oder
Shutter, die im Aufbau nur eine Nebenrolle
spielen, wurden nicht ersetzt, weil
sie keine wissenschaftliche Rolle spielen.
Das mit dem in Abb. 11 gezeigten Aufbau
aufgenommene Hologramm zeigt
das Objekt deutlich. Der Nachweis ist
geglückt und zeigt eine gute Qualität
meiner Hologramme und die vielseitige
Einsatzfähigkeit von Hologrammen allgemein.
Die Ergebnisse waren jedoch nur
befriedigend, da das Objekt ungünstig
gewählt war und sich einige technische
Schwierigkeiten ergaben (vgl. 7 Diskussion
der HOE und meiner Ergebnisse).
Das Objekt des Masterhologramms,
ein offenes Muschelhaus, ist auf Grund
der großen Schattenwürfe nur an den
markantesten Stellen und nicht bis
auf den Grund des Gehäuses zu sehen.
Auf dem Hologramm des Versuchsaufbaus
summieren sich die Fehler der
HOE und Störungen, die etwa durch
die abweichenden Eigenschaften des
Referenzstrahls im Vergleich zur Aufnahme
der HOE entstehen. Dennoch ist das
Objekt klar auf dem neuen Hologramm zu
erkennen.
6.7 Mögliche Erweiterungen des Versuchsaufbaus
Nahezu alle Elemente eines optischen
Aufbaus könnten durch Hologramme
und Filme ersetzt werden. Man muss
jedoch immer abwägen, in wie fern der
Einsatz des alternativen Materials auch
wissenschaftlich gerechtfertigt ist.
Anstelle eines herkömmlichen Raumfilters
einen einheitlich belichteten Film
mit einem kleinen Loch zu benutzen
ist nicht sinnvoll. Ein Objekt gegen einen
flachen Film einzutauschen kann
dagegen einen wesentlichen Vorteil
bedeuten. Eine schöne Erweiterung des
Aufbaus wäre ein holografischer
Ersatz für den Spiegel im Referenzstrahlengang.
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Young Researcher