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