Bionik: Technik nach dem Vorbild der Natur - Junge Wissenschaft

Jugend forscht
43
Tobias Wenzel* 1988
Berlin
Schule:
Kant-Gymnasium Spandau,
Berlin
Young Researcher
Eingang der Arbeit:
Oktober 2008
Zur Veröffentlichung angenommen:
Januar 2009
Nützliche Hologramme
Einfache Erstellung Holografisch-Optischer-Elemente und Nachweis
ihrer Vielseitigkeit
Optische Lichtlenkung kann man fast vollständig mit holografischen Methoden bewältigen. Diese
neuen holografischen optischen Elemente (HOE) sind flach, leicht, preiswert und eröffnen völlig neue
Einsatzbereiche. In der Arbeit werden verbesserte, einfachere Herstellungsmethoden erläutert, deren
Ergebnisse präsentiert und ein neues holografisches Bauteil vorgestellt.
1 Einführung
Die Holografie (Griechisch: ganz aufzeichnen)
ist die erste dreidimensionale
Abbildungsmethode, die Lichtwellen genau
so rekonstruiert, wie sie von einem
Gegenstand reflektiert werden. Holografie
ist jedoch nicht nur ein beeindruckendes
Medium der Kunst, sondern
eröffnet einzigartige physikalische Möglichkeiten.
Nachdem die Herstellung einfacher
darstellender Hologramme keine
unüberwindbare Hürde mehr darstellt,
gewinnen Holografisch-Optische-Elemente
(HOE) als Bestandteile optischer
Produkte der Zukunft an Bedeutung.
Darstellende Hologramme stellen Gegenstände
wie durch ein Fenster betrachtet
dar. Bei guten Hologrammen meint
man den Originalgegenstand zu sehen.
Oft scheint dieser sogar vor dem Film in
der Luft oder an anderen unrealistischen
Orten zu schweben. HOE nutzen die Eigenschaften
von Hologrammen und sind
Gegenstand aktueller Forschung.
In dieser Arbeit werden wichtige Hologrammtypen
vorgestellt und die Wirkung
und Herstellung von Hologrammen und
verschiedenen HOE beschrieben. Die
Arbeit zeigt, wie auch komplexe Hologramme,
zu denen die HOE gehören,
unter einfacheren (Labor-) Bedingungen
erfolgreich hergestellt werden können.
Aus hochauflösenden Filmen werden
dabei mit Hilfe von Licht und Chemie
darstellende Hologramme und optische
Elemente erzeugt, die das Licht bündeln,
teilen, spiegeln, etc.. Einige schwer umzusetzende
Verfahren wurden dabei vereinfacht
und gleichzeitig die Ergebnisse
verbessert. Mit dieser Arbeit wird gezeigt,
dass HOE auch für einfache Hobbylabore
ein lohnenswertes Thema sind.
Um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten
der holografischen Elemente und die gute
Qualität der selbst hergestellten HOE
nachzuweisen, wird nur mittels eigener
Hologramme, einiger Metallspiegel und
einem Laser ein neues Hologramm erzeugt.
In dem Versuchsaufbau mit selbst
hergestellten holografischen Elementen
werden eine Muschel, eine Glaslinse und
ein Doppelprisma durch spezielle Hologramme
ersetzt. Im neuen Hologramm
schwebt der dargestellte Gegenstand,
die Muschel, in und nicht nur hinter der
Filmebene. Dafür muss die holografische
Muschel während der Aufnahme den
festen Aufnahmefilm durchdringen. Dies
ist nur mit Hologrammen möglich.
2 Die Grundprinzipien
Holografie beruht vor allem auf dem
Huygens’schen Prinzip. Dieses Prinzip
besagt, dass von jedem Punkt einer