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Text File  |  1996-04-27  |  6.5 KB  |  111 lines
  1.     Holograms
  2.  
  3.           Toss a pebble in a pond -see the  ripples?   Now  drop  two
  4.     pebbles close together.  Look at what happens when the  two  sets
  5.     of waves combine -you get a new wave!  When a crest and a  trough
  6.     meet,  they cancel out and the water goes flat.  When two  crests
  7.     meet, they produce one,  bigger crest.  When two troughs collide,
  8.     they make a single,  deeper trough.  Believe it or  not,   you've
  9.     just found a key to understanding how a hologram works.  But what
  10.     do waves  in  a  pond  have  to  do  with  those  amazing  three-
  11.     dimensional pictures?  How do waves make a hologram look like the
  12.     real thing?
  13.  
  14.           It all starts with light.  Without it,  you can't see.  And
  15.     much like the ripples in a pond,  light travels in  waves.   When
  16.     you look at, say, an apple,  what you really see are the waves of
  17.     light reflected from it.  Your  two  eyes  each  see  a  slightly
  18.     different view of the apple.   These  different  views  tell  you
  19.     about the apple's depth -its form and where it sits  in  relation
  20.     to other objects.  Your brain processes this information so  that
  21.     you see the apple,  and the rest of the world,  in 3-D.  You  can
  22.     look around objects,  too -if the apple is blocking the  view  of
  23.     an orange behind it,  you can just move your head  to  one  side.
  24.     The apple seems to "move" out of the  way  so  you  can  see  the
  25.     orange or even the back of  the  apple.   If  that  seems  a  bit
  26.     obvious,   just  try  looking  behind  something  in  a   regular
  27.     photograph!  You can't,  because the photograph  can't  reproduce
  28.     the infinitely complicated waves of light reflected  by  objects;
  29.     the lens of a camera can only focus those waves into a flat,  2-D
  30.     image.  But a hologram can capture a 3-D image so  lifelike  that
  31.     you can look around the image of the apple to an  orange  in  the
  32.     background -and it's all thanks to  the  special  kind  of  light
  33.     waves produced by a laser.
  34.  
  35.           "Normal" white light from the  sun  or  a  lightbulb  is  a
  36.     combination of every colour of light in the spectrum -a  mush  of
  37.     different waves that's useless for holograms.  But a laser shines
  38.     light in a thin, intense beam that's just one colour.  That means
  39.     laser light waves are uniform and in step.  When two laser  beams
  40.     intersect,  like two sets of ripples meeting  in  a  pond,   they
  41.     produce a single new wave pattern:  the hologram.  Here's how  it
  42.     happens:  Light coming from a laser  is  split  into  two  beams,
  43.     called the object beam and the reference beam.  Spread by  lenses
  44.     and bounced off a mirror,  the object beam hits the apple.  Light
  45.     waves reflect from the apple towards a  photographic  film.   The
  46.     reference beam heads straight to the  film  without  hitting  the
  47.     apple.  The two sets of waves meet and create a new wave  pattern
  48.     that hits the film and exposes it.  On the film all you  can  see
  49.     is a mass of dark and light  swirls  -it  doesn't  look  like  an
  50.     apple at all!  But shine the laser  reference  beam  through  the
  51.     film once more and the pattern of swirls bends the light  to  re-
  52.     create the original reflection waves from the apple -exactly.
  53.  
  54.           Not all holograms work this way -some use plastics  instead
  55.     of photographic film,  others are visible in normal  light.   But
  56.     all holograms are created with lasers -and new waves. 
  57.  
  58.     All Thought Up and No Place to Go
  59.  
  60.           Holograms were invented  in  1947  by  Hungarian  scientist
  61.     Dennis Gabor,  but they were ignored for years.  Why?  Like  many
  62.     great ideas,  Gabor's theory about light waves was ahead  of  its
  63.     time.  The lasers needed to produce clean waves -and  thus  clean
  64.     3-D images -weren't invented until 1960.  Gabor coined  the  name
  65.     for his photographic technique from holos and gramma,  Greek  for
  66.     "the whole message. " But for more than a decade,  Gabor had only
  67.     half the words.  Gabor's contribution to science  was  recognized
  68.     at last in 1971 with a Nobel Prize.  He's got a chance for a last
  69.     laugh, too.  A perfect holographic portrait of the late scientist
  70.     looking up from his  desk  with  a  smile  could  go  on  fooling
  71.     viewers into saying hello forever.  Actor  Laurence  Olivier  has
  72.     also achieved that kind of immortality  -a  hologram  of  the  80
  73.     year-old can be seen these days on the stage  in  London,   in  a
  74.     musical called Time. 
  75.  
  76.     New Waves
  77.  
  78.           When it comes to looking at the future uses of  holography,
  79.     pictures are anything but the whole picture.   Here  are  just  a
  80.     couple of the more unusual possibilities.  Consider this:  you're
  81.     in a windowless room in the  middle  of  an  office  tower,   but
  82.     you're reading by the light of the noonday sun!  How can this be?
  83.     A new invention that incorporates holograms into  widow  glazings
  84.     makes it possible.  Holograms can bend light to create complex 3-
  85.     D images,  but they can also simply  redirect  light  rays.   The
  86.     window glaze holograms could  focus  sunlight  coming  through  a
  87.     window into a narrow beam,  funnel  it  into  an  air  duct  with
  88.     reflective walls above the ceiling and send it down the  hall  to
  89.     your windowless cubbyhole.  That could  cut  lighting  costs  and
  90.     conserve energy.  The holograms could even  guide  sunlight  into
  91.     the gloomy gaps between city skyscrapers and since they can  bend
  92.     light of different colors in different directions,  they could be
  93.     used to filter out  the  hot  infrared  light  rays  that  stream
  94.     through your car windows to bake you on summer days.
  95.  
  96.           Or,  how about holding an entire library  in  the  palm  of
  97.     your hand?  Holography makes it theoretically possible.  Words or
  98.     pictures could be translated into a  code  of  alternating  light
  99.     and dark spots and stored in an unbelievably tiny space.   That's
  100.     because light waves are very,  very skinny.  You could lay  about
  101.     1000 lightwaves side by side across the width of  the  period  at
  102.     the end of this sentence.  One calculation holds  that  by  using
  103.     holograms,  the U. S.  Library of Congress could be stored in the
  104.     space of a sugar cube.  For now, holographic data storage remains
  105.     little more than a fascinating idea because the materials  needed
  106.     to do the job haven't been invented yet.   But  it's  clear  that
  107.     holograms,   which  author  Isaac  Asimov  called  "the  greatest
  108.     advance in imaging since the eye" will continue to make waves  in
  109.     the world of science.
  110.  
  111.