4.7 Holografía

Un holograma, como el que aparece en la Figura 4.27, es una verdadera imagen tridimensional grabada en una película mediante láser. Los hologramas se utilizan para divertirse, para decorar artículos novedosos y portadas de revistas, para la seguridad de las tarjetas de crédito y los permisos de conducir (se necesita un láser y otros equipos para reproducirlos) y para el almacenamiento importante de información tridimensional. Puede ver que un holograma es una verdadera imagen tridimensional porque los objetos cambian de posición relativa en la imagen cuando se ven desde diferentes ángulos.

El nombre holograma significa “imagen completa” (del griego holo, como en holístico) porque la imagen es tridimensional. Laholografía es el proceso de producción de hologramas y, aunque se graban en una película fotográfica, el proceso es muy diferente al de la fotografía normal. La holografía utiliza la interferencia de la luz o la óptica ondulatoria, mientras que la fotografía normal utiliza la óptica geométrica. La Figura 4.28 muestra un método para producir un holograma. La luz coherente de un láser es dividida por un espejo, y parte de la luz ilumina el objeto. El resto, llamado haz de referencia, brilla directamente sobre un fragmento de película. La luz dispersada por el objeto interfiere con el haz de referencia, produciendo interferencias constructivas y destructivas. Como resultado, la película expuesta tiene un aspecto borroso, pero un examen más detallado revela un complicado patrón de interferencia almacenado en ella. Donde la interferencia era constructiva, la película (un negativo en realidad) se oscurece. La holografía se denomina a veces fotografía sin lentes, porque utiliza las características ondulatorias de la luz, a diferencia de la fotografía normal, que utiliza óptica geométrica y requiere lentes.

La luz que incide sobre un holograma puede formar una imagen tridimensional del objeto original. El proceso es complicado en sus detalles, pero se pueden entender los fundamentos, como se muestra en la Figura 4.29, donde un láser del mismo tipo que expuso la película se utiliza ahora para iluminarla. Las diminutas regiones expuestas de la película son oscuras y bloquean la luz, mientras que las regiones menos expuestas dejan pasar la luz. Así, la película se comporta como una colección de rejillas de difracción con distintos patrones de espaciado. La luz que atraviesa el holograma se difracta en varias direcciones, produciendo imágenes reales y virtuales del objeto utilizado para exponer la película. El patrón de interferencia es el mismo que el producido por el objeto. Al mover el ojo a varios lugares del patrón de interferencia se obtienen diferentes perspectivas, igual que si se mirara directamente al objeto. Así, la imagen se parece al objeto y es tridimensional como este.

El holograma ilustrado en la Figura 4.29 es un holograma de transmisión. Los hologramas que se ven con luz reflejada, como los hologramas de luz blanca de las tarjetas de crédito, son hologramas de reflexión y son más comunes. Los hologramas de luz blanca suelen aparecer un poco borrosos con los bordes del arcoíris, porque los patrones de difracción de los distintos colores de la luz están en lugares ligeramente diferentes debido a sus distintas longitudes de onda. Otros usos de la holografía son todo tipo de almacenamiento de información tridimensional, como las estatuas de los museos, los estudios de ingeniería de estructuras y las imágenes de órganos humanos.

Inventada a finales de la década de 1940 por Dennis Gabor (1900-1970), que ganó el Premio Nobel de Física en 1971 por su trabajo, la holografía se hizo mucho más práctica con el desarrollo del láser. Como los láseres producen luz coherente de una sola longitud de onda, sus patrones de interferencia son más pronunciados. La precisión es tan grande que incluso es posible grabar numerosos hologramas en un solo fragmento de película con solo cambiar el ángulo de la película para cada imagen sucesiva. Así es como se producen los hologramas que se mueven al pasar junto a ellos: una especie de película sin lentes.

Del mismo modo, en el campo de la medicina, los hologramas han permitido realizar visualizaciones holográficas tridimensionales completas de objetos a partir de una serie de imágenes. Almacenar estas imágenes para su uso futuro es relativamente fácil. Con el uso de un endoscopio se pueden obtener imágenes holográficas tridimensionales de alta resolución de los órganos y tejidos internos.