כולנו נתקלנו בשלב כזה או אחר בהולוגרמות - תמונות הנראות כאילו הן תלת ממדיות. הולוגרמות נמצאות סביבנו בחיי היום יום: בשטרות כסף, כרטיסי אשראי, קלפי משחק, ועוד. בניגוד לתמונות "רגילות", המכילות מידע בשני ממדים בלבד ולכן הן נראות שטוחות, הולוגרמות מכילות מידע גם על עומק האובייקט. אם נסתכל על ההולוגרמה מכיוונים שונים, היא תראה לנו בדיוק כמו האובייקט המצולם מאותם הכיוונים. בפוסט הנוכחי, נתמקד במדע שמאחורי ההולוגרמות - מהן בעצם הולוגרמות? כיצד מייצרים אותן?
בשביל לענות על שאלות אלו, צריך תחילה להבין מהו בעצם המידע אותו אנו קולטים כשאנו רואים. כשהעין שלנו רואה, היא בעצם מגיבה לקרני אור. בעין ישנם קולטנים הרגישים לצבעים שונים ולעוצמות שונות של אור, ולפי הצבע ועוצמת האור הנקלט בעין, יודע המוח שלנו לבנות מחדש את התמונה.
אז איך אנחנו יודעים לזהות עומק? כאן נכנסת לתמונה תכונה חשובה של האור, הנקראת "פאזה", או מופע. קרן האור היא גל אלקטרו מגנטי - היא משתנה לאורך מסלולה. המופע של האור מתאר את השינוי הזה. אם היה מדובר בקרן אור מושלמת המורכבת מאור בצבע אחד ויחיד, היא הייתה משתנה בצורה מחזורית, כלומר חוזרת לעצמה כל מרחק כלשהו. בעולם האמיתי, האור מורכב מ"חבילות גלים", שהן אוסף של גלי אור בצבעים שונים הנעים יחד. כל אחת מן הקרניים צוברת מופע שונה לאורך מסלולה, כך שבאופן תיאורטי, לו יכולנו למדוד את המופע של כל הקרניים, היינו יכולים לדעת בדיוק מה המרחק שעברה חבילת הגלים.
הבעיה? אי אפשר למדוד את המופע של קרן אור בודדה. מה שכן אפשר למדוד הוא הפרשי המופע בין קרניים שונות. לכן, הדרך היחידה למדוד מופע של קרן היא להעזר בתכונה של גלים הנקראת התאבכות. כאשר גלים מתאבכים, מקסימום ומינימום של גלים שונים מבטלים זה את זה, בעוד מקסימום ומקסימום מחזקים זה את זה. אם נגרום לקרן אור להתאבך עם קרן אחרת שהמופע שלה ידוע, נוכל לחשב את המופע של הקרן שלנו בעזרת תמונת ההתאבכות בין הקרניים.
המוח שלנו משתמש בשיטה דומה כדי לזהות מרחקים או "עומק" של אובייקט, כשכל אחת משתי העיניים שלנו רואה תמונה מעט שונה. ההבדל בין התמונות תלוי במרחק של העיניים ממה שאנחנו רואים. המוח יודע לחשב את העומק מההפרש הזה, באופן דומה לכך שכדי לחלץ עומק של אובייקט מקרני אור, צריך לחשב את ההפרש בין שתי קרניים שונות (תנסו לעצום עין אחת ולהעריך מרחקים של אובייקטים שאתם לא מכירים. לאמיצים שהם גם בעלי ביטוח מקיף: תנסו לחנות ברוורס עם עין אחת עצומה).
אז איך כל זה קשור להולוגרמות?
השיטה ליצירת הולוגרמות נקראת "הולוגרפיה". הרעיון מאחורי שיטה זו דומה למנגנון הפשוט שכבר תיארנו. במקום לשמור בתמונה רק מידע על עוצמת וצבע האור, שומרים מידע הכולל גם את המופע. זו כמובן איננה משימה פשוטה.
ההולוגרמה הראשונה פותחה בשנת 1947 על ידי הפיזיקאי דניס גאבור, שבכלל ניסה לשפר את מיקרוסקופ האלקטרונים. הטריק של גאבור היה פשוט יחסית, ועם זאת, מתוחכם להפליא. במקום להקרין על סרט הצילום רק את האור המתאים לתמונה אותה רצה לשמור, הוא גרם לאור להתאבך עם קרן אור בעלת מעט צבעים ככל האפשר (לייזר), וכך שמר על סרט הצילום גם את המידע על הפרש המופע בין קרן הלייזר לאור היוצר את התמונה המקורית. לשיטה זו ישנם שני חסרונות עיקריים:
הראשון הוא שכדי לשחזר את התמונה באיכות טובה, היה צורך בקרן לייזר הזהה לקרן שעימה נוצרה התמונה (אחרת לא ניתן לחלץ את המידע על המופע). החיסרון השני היה שהלייזר הומצא רק 13 שנים מאוחר יותר, בשנת 1960, כך שבעת המצאת שיטה זו לא ניתן היה לייצר הולוגרמות איכותיות.
ההתפתחות הטכנולוגית לא השאירה מאחור את ההולוגרמות, והיום ניתן לייצר גם הולוגרמות איכותיות הניתנות לצפייה בעזרת אור לבן, ללא צורך בלייזר. יצירת הולוגרמות כאלו היא מעט מסובכת יותר, אולם עדיין מתבססת על עיקרון ההתאבכות בין התמונה לבין קרן אור המשמשת לייחוס.
למרות התחכום הרב שיש בטכנולוגיות יצירת ההולוגרמות הנוכחיות, לנושא יש עוד פוטנציאל גדול שטרם מומש. אולי בעתיד יתפסו ההולוגרמות חלק משמעותי יותר מחיי היום יום שלנו….

• עוד על הולוגרמות
• על מופע
• על חבילות גלים
• על ההולוגרמה הראשונה
• על המצאת הלייזר
• על הולוגרפיה בעזרת אור לבן