Des images virtuelles en relief grâce à l’HOLOGRAPHIE

En photographie, le support (pellicule ou capteur CCD) enregistre en chaque point de sa surface l’intensité de la lumière en provenance de chaque point apparent de l’objet photographié. Cette image peut ensuite être reproduite sur un support papier, mais elle ne permettra de voir l’objet que sous l’angle sous lequel il a été vu lors de l’enregistrement.

En revanche, l’holographie donne une image en relief, grâce à l’enregistrement sur une plaque photosensible de l’intensité mais aussi de la phase de l’onde lumineuse provenant de l’objet. C’est cette phase qui permet de conserver les informations sur le volume de l’objet : quand on regarde un hologramme sous différents angles, on voit des images différentes ! De plus, l’image obtenue est virtuelle : elle n’a pas de support. C’est ce qui donne l’illusion que l’objet est bien là.

Qu’est ce que la phase d’une onde ? Une onde est caractérisée par son intensité (reliée à l’amplitude de la vibration), sa longueur d’onde (distance entre deux « bosses ») et aussi sa phase (position dans l’espace des creux et des bosses). Lorsqu’une onde se déplace (comme une vague) sa phase change. Deux ondes sont déphasées si leurs bosses ne se présentent pas face à face (vibrations non synchrones).

Comment enregistrer la phase d’une onde ? Une plaque photosensible (quelle soit destinée à la photographie traditionnelle ou à l’holographie) n’est sensible qu’à l’intensité de l’onde lumineuse, pas à sa phase. En holographie, la phase de l’onde est enregistrée de façon indirecte, par interférences :

L’intensité correspondant à la superposition de deux ondes garde donc en mémoire l’information sur la phase relative de ces deux ondes.

Enregistrement

Quelques applications de l’holographie :

Dans l’industrie : l’holographie permet de visualiser les déformations d’un objet à l’échelle de la longueur d’onde (période dans l’espace) de la lumière, soit quelques centaines de nanomètres ! Pour cela, on enregistre sur une même plaque l’hologramme de l’objet au repos, puis celui de l’objet déformé. La déformation apparaît alors sous forme de franges d’interférences.

Fissure dans un bloc de béton

Lutte contre la fraude : la présence d’hologrammes sur les billets de banques, papiers d’identité ou cartes de crédit les rend infalsifiables

Holographie artistique

(1)

(2)

deux ondes en phase se superposent en se renforçant : deux ondes en opposition de phase (un creux en face d’une bosse) s’éliminent :

pas de lumièrelumière intense

- Enregistrement d’un hologramme :

Ce montage permet d’enregistrer des hologrammes visibles en réflexion. L’enregistrement nécessite une source de lumière laser, car elle seule a les propriétés de cohérence (phase bien définie) nécessaire à l’obtention des interférences. La plaque photosensible est éclairée par deux ondes lumineuses : (1) celle provenant directement du laser et (2) celle qui est diffusée par l’objet. Les interférences entre ces deux ondes sont enregistrées sur la plaque et contiennent sous forme codée toute l’information 3D (intensité et phase) caractérisant la lumière provenant de l’objet.

Cette technique donne un hologramme avec une « fausse » couleur, dépendant du procédé de développement et de l’angle d’observation. Pour obtenir des hologrammes colorés, on utilise des lasers de plusieurs couleurs et on superpose les hologrammes sur une même plaque.

image virtuelle

Observation

laser

objectif

objet

plaque holographique

Enregistrement(1)

(2)

- Observation de l’hologramme :

Une fois la plaque holographique développée (comme en photographie), on l’éclaire sous le même angle que lors de l’enregistrement, ce qui fait apparaître dans l’espace l’image virtuelle de l’objet, à l’endroit où il était auparavant.

Ce type d’hologramme ne nécessite pas l’utilisation d’un laser pour l’observation : une source lumineuse classique convient, si elle est de petite dimension angulaire (soleil ou petit spot).