હૉલોગ્રાફી

ઉચ્ચ પ્રકારની ફોટોગ્રાફી. ‘હૉલોગ્રાફી’ ગ્રીક શબ્દ છે. ‘Holo’નો અર્થ ‘whole’ થાય છે અને ‘graphein’નો અર્થ ‘to write’ થાય છે. આમ ‘હૉલોગ્રાફી’ એટલે ‘પ્રતિબિંબનું સમગ્ર સ્વરૂપે આલેખન કરવું.’ આ પ્રતિબિંબને જે પ્રકાશ-સંવેદી માધ્યમમાં રેકર્ડ કરવામાં આવે છે તેને ‘હૉલોગ્રામ’ કહે છે.

હૉલોગ્રાફીમાં લેસરનો ઉપયોગ થાય છે. લેસર એટલે વિશિષ્ટ પ્રકારનો પ્રકાશ. તેથી પ્રકાશ અને તેના ઉત્સર્જન વિશે સમજવું જરૂરી છે.

પ્રકાશનું ઉત્સર્જન : માનવજીવનમાં પ્રકાશનું સ્થાન અદભુત રીતે વણાયેલું છે. માણસો સૂર્ય, તારા કે વિદ્યુતના ગોળાના પ્રકાશનો રાતદિવસ અનુભવ કરે છે. એટલે પ્રકાશ તેના ઉદગમમાંથી કેવી રીતે ઉત્સર્જિત થાય તે વૈજ્ઞાનિક દૃષ્ટિએ સમજવું જરૂરી છે.

ક્વૉન્ટમવાદ પ્રમાણે ઉદગમના પરમાણુના ઇલેક્ટ્રૉન જ્યારે ઉત્તેજિત અવસ્થામાં હોય ત્યારે તે અવસ્થામાં વધુ સમય ન રહી શકતાં નીચે ધરા-અવસ્થા(ground state)માં આવે છે. ત્યારે તે બે અવસ્થાઓ વચ્ચેના તફાવત જેટલા વિકિરણનું ફોટૉન-સ્વરૂપે ઉત્સર્જન કરે છે. એ ઉત્સર્જન પ્રકાશ-સ્વરૂપે હોય છે. એને નીચેના સમીકરણથી દર્શાવી શકાય છે :

v E_i – E_k = nhu

અહીં n = પૂર્ણાંક સંખ્યા છે.

h = પ્લૅન્કનો અચળાંક છે. એ વિશ્વનિયતાંક છે. એનું મૂલ્ય = 6.625  10^–34 જૂલ-સેકંડ.

υ = ઉત્સર્જિત થતા પ્રકાશની આવૃત્તિ.

E_i = i સ્તરમાં ઇલેક્ટ્રૉનની ઊર્જા છે.

E_k = k સ્તરમાં ઇલેક્ટ્રૉનની ઊર્જા છે.

અહીં E_i > E_k

ફોટૉનના ઉત્સર્જનના સમય અને પ્રસરણની દિશા બાબતે દરેક પરમાણુ સ્વતંત્ર છે. એ માટે એક પરમાણુને બીજા પરમાણુ સાથે કશો જ સંબંધ નથી. આ રીતે ઉદગમમાંથી ઉત્સર્જિત થતા પ્રકાશને અસુસંબદ્ધ (incoherent) પ્રકાશ કહે છે. સોડિયમ ઉદગમમાંથી ઉત્સર્જિત પ્રકાશ એકરંગી (monochromatic) હોય છે; પરંતુ તે પ્રકાશ પણ અસુસંબદ્ધ જ હોય છે. આપણને સામાન્યત: પ્રાપ્ત થતો સૂર્ય, તારા તથા ઇલેક્ટ્રિક લૅમ્પનો પ્રકાશ આમ અસુસંબદ્ધ જ હોય છે.

જ્યારે પ્રકાશના તરંગો, સમય અને અવકાશના સાપેક્ષે તેમની વચ્ચે કળાનો તફાવત અચળ જાળવી રાખે છે ત્યારે તે પ્રકાશના તરંગોને સુસંબદ્ધ (coherent) તરંગો કહે છે. સુસંબદ્ધ તરંગો કુદરતી રીતે પ્રાપ્ત થતા નથી; પરંતુ પ્રયોગો દ્વારા સુસંબદ્ધ તરંગો પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે. લેસર ઉદગમમાંથી ઉત્સર્જિત પ્રકાશના તરંગો સુસંબદ્ધ હોય છે. હૉલોગ્રાફીની કાર્ય-પદ્ધતિ, લેસર-તરંગો પર આધારિત છે એટલે લેસર-પ્રકાશની પ્રાથમિક માહિતી અને ગુણધર્મો જાણવા જરૂરી છે.

લેસર : લેસર–LASER–નું આખું નામ છે ‘Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation.’ દરેક શબ્દના પ્રથમ અક્ષરો લઈ બનાવવામાં આવેલું આ શબ્દગુચ્છનું રૂપ LASER  લેસર.

ટાઉન્સ (Townes) અને શૉલો (Schawlow) નામના બે વિજ્ઞાનીઓએ લેસર કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરી શકાય તે વિશે પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક લેખ 1958માં પ્રસિદ્ધ કર્યો હતો. એ સંશોધન માટે ટાઉન્સને 1964માં નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત થયો હતો.

લેસરના સૈદ્ધાંતિક સ્વપ્નને 1960માં મેઇમૅન (Maiman) નામના વૈજ્ઞાનિકે પ્રયોગશાળામાં મૂર્તિમંત કર્યું હતું. એ રીતે પ્રાપ્ત થયેલા સાધનને રુબી (Ruby) લેસર કહે છે.

સામાન્યત: પ્રાપ્ત થતા પ્રકાશ કરતાં, લેસર પ્રકાશ વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને એ ગુણધર્મોમાં જ એના મહત્ત્વનું રહસ્ય રહેલું છે.

(1) સામાન્ય પ્રકાશ અનેક તરંગલંબાઈઓ ધરાવતો હોય છે, જ્યારે લેસર પ્રકાશ ફક્ત એક જ તરંગલંબાઈ ધરાવે છે.

(2) સામાન્ય પ્રકાશ બધી જ દિશાઓમાં પ્રસરણ પામે છે, જ્યારે લેસર પ્રકાશ ફક્ત એક જ દિશામાં, સીધી લીટીમાં ગતિ કરે છે.

(3) સામાન્ય પ્રકાશ અસુસંબદ્ધ હોય છે એટલે કે અવ્યવસ્થિત હોય છે. એટલે એની સરખામણી રસ્તા પરથી પસાર થતા અવ્યવસ્થિત રીતે ચાલતા માણસોની ગતિ સાથે કરી શકાય. જ્યારે લેસર પ્રકાશ સુસંબદ્ધ હોય છે. એની સરખામણી રસ્તા પરથી કૂચ કરતા સૈનિકોની ગતિ સાથે કરી શકાય. બધા સૈનિકો વ્યવસ્થિત રીતે, શિસ્તબદ્ધ રીતે એક જ સાથે ડગલાં ભરી આગળ વધતા હોય છે.

પ્રકાશના તરંગોની સુસંબદ્ધતા પ્રાપ્ત કરવાનું કાર્ય ઘણું મુશ્કેલ હતું. પણ એ બધી મુશ્કેલીઓને પાર કરી લેસરે આ જગતને અમૂલ્ય પ્રકાશની ભેટ આપી; એ વીસમી સદીની અમૂલ્ય દેન છે.

ફોટોગ્રાફી : હૉલોગ્રાફી એ ઉચ્ચ પ્રકારની ફોટોગ્રાફી હોવાથી હૉલોગ્રાફી વિશે સમજતાં પહેલાં ફોટોગ્રાફીના સિદ્ધાંતની જાણકારી મેળવવી જરૂરી છે.

ફોટોગ્રાફીના સામાન્ય સિદ્ધાંત પ્રમાણે તે ત્રિપારિમાણિક વસ્તુનું દ્વિ-પારિમાણિક ચિત્ર રજૂ કરે છે. એમાં પ્રકાશના તરંગના કંપવિસ્તારતીવ્રતાનું જ અભિલેખન (recording) થાય છે; પરંતુ તેની કલાનું અભિલેખન થતું નથી. ચિત્રમાં તરંગની કલા નાશ પામે છે. ફોટોગ્રાફીના છેલ્લાં સો વર્ષના વિકાસ દરમિયાન એની કાર્યપદ્ધતિની ટૅક્નૉલૉજીમાં અનેક સુધારા-વધારાઓ થયા છે; પરંતુ તેનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત તો એનો એ જ રહ્યો છે, એમાં કંઈ ફેર પડ્યો નથી.

ફોટોગ્રાફીના મૂળભૂત સિદ્ધાંતમાં મુખ્યત્વે ત્રણ બાબતો રહેલી છે : (1) જેનો ફોટોગ્રાફ લેવાનો હોય તે વસ્તુ, (2) બારીક છિદ્રવાળો પડદો અથવા લેન્સ અને (3) પ્રકાશસંવેદી સપાટી – ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ – જેની પર વસ્તુના પ્રતિબિંબનો સંગ્રહ થાય છે. તેને નૅગેટિવ પ્લેટ કહે છે. એ માટે જુઓ આકૃતિ 1 :

આકૃતિ 1 : ત્રિપારિમાણિક વસ્તુના પ્રતિબિંબને દ્વિ-પારિમાણિક ફોટોગ્રાફિક પ્લેટમાં સંગ્રહ કરવાની પદ્ધતિ

આકૃતિ 1માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે જે ત્રિપારિમાણી વસ્તુનો ફોટો લેવાનો હોય તેને તેજસ્વી પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે. પછી એ વસ્તુમાંથી પ્રકાશના તરંગો સામે ગોઠવેલા બારીક છિદ્રવાળા પડદા પર કે પછી લેન્સ પર પડી, તેમાંથી પસાર થઈ પ્રકાશસંવેદી સપાટી – ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ – પર વસ્તુનું પ્રતિબિંબ આલેખિત થાય છે.

હવે આકૃતિ 2માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે પ્રકાશના ઉદગમમાંથી તેજસ્વી પ્રકાશને ફોટોગ્રાફિક નૅગેટિવ પ્લેટ પર આપાત કરી તેમાં અભિલેખિત થયેલા પ્રતિબિંબિને બીજી બાજુથી જોઈ શકાય છે અથવા ફિલ્મને ડેવલપ કરી તેની પૉઝિટિવ પ્રિન્ટ – ફોટો – પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે. આ પ્રમાણે ફોટોગ્રાફીમાં ત્રિપારિમાણિક વસ્તુનું ફોટો સ્વરૂપે દ્વિ-પારિમાણિક પ્રતિબિંબ મેળવી શકાય છે.

આકૃતિ 2 : ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર તેજસ્વી પ્રકાશ

હૉલોગ્રાફી : હૉલોગ્રાફીની શોધ લંડનની ‘ઇમ્પીરિયલ કૉલેજ ઑવ્ સાયન્સ ઍન્ડ ટૅક્નૉલૉજી’ના હંગેરિયન ભૌતિકવિજ્ઞાની ડેનિશ ગેબરે ઈ. સ. 1948માં કરી હતી. ત્યારે તેઓ ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપની વિભેદનશક્તિ (resolving power) વધારવાનું સંશોધન કરતા હતા. એ માટે એમને 1971માં ભૌતિકવિજ્ઞાનનો નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત થયો હતો.

ફોટોગ્રાફીમાં વસ્તુના પ્રતિબિંબનું અભિલેખન થાય છે, જ્યારે હૉલોગ્રાફીમાં વસ્તુ પરથી પરાવર્તન પામતા ‘વસ્તુતરંગ’નું જ સીધેસીધું અભિલેખન થાય છે. ફોટોગ્રાફીમાં ત્રિપારિમાણિક વસ્તુનું દ્વિ-પારિમાણિક પ્રતિબિંબ મળે છે, જ્યારે હૉલોગ્રાફીમાં ત્રિપારિમાણિક વસ્તુનું ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ મળે છે. ફોટોગ્રાફીમાં પ્રકાશના તરંગના કંપવિસ્તાર–તીવ્રતા–નું અભિલેખન થાય છે, જ્યારે હૉલોગ્રાફીમાં પ્રકાશના તરંગના કંપવિસ્તાર અને કલા – બંનેનું અભિલેખન થાય છે. આમ આ બધો ફોટોગ્રાફી અને હૉલોગ્રાફી વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત છે.

હૉલોગ્રાફીમાં ‘વસ્તુતરંગ’નું અભિલેખન પ્રકાશના વ્યતિકરણના સિદ્ધાંતોને આધારે થાય છે. તેને ‘તરંગ-અગ્રની પુનર્રચના’-(wavefront reconstruction)નો સિદ્ધાંત કહે છે.

હૉલોગ્રાફીમાં લેસર પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તેથી તેને ‘લેસર ફોટોગ્રાફી’ કહે છે.

હૉલોગ્રાફીમાં લેન્સનો ઉપયોગ કોઈ જગ્યાએ કરવામાં આવતો નથી તેથી તેને ‘લેન્સવિહીન ફોટોગ્રાફી’ પણ કહે છે.

હૉલોગ્રાફીની પ્રક્રિયા બે વિભાગમાં વહેંચાયેલી છે :

(1) પ્રથમ વિભાગમાં હૉલોગ્રાફીનું આલેખન થાય છે. અને

(2) બીજા વિભાગમાં હૉલોગ્રામમાંથી પ્રાપ્ત થતા પ્રતિબિંબની પુનર્રચના થાય છે.

(1) હૉલોગ્રામનું આલેખન : 1948માં પ્રથમ વાર ગેબરે કરેલા મૂળ પ્રયોગમાં ‘વસ્તુ-તરંગો’ની કિરણાવલી અને સંદર્ભ-કિરણાવલી – બંને લગભગ સમઅક્ષીય હતી. એટલે કે બંને કિરણો લગભગ સમાન્તર હતાં. બંનેની પથ-લંબાઈ લગભગ સરખી જ હતી; તેથી આભાસી અને સાચાં પ્રતિબિંબોના તરંગો લગભગ સમાન દિશામાં જ પ્રસરણ પામતાં હતાં. એમાં સાચું અને આભાસી પ્રતિબિંબ એકબીજાની સામસામે રચાતું હોવાથી તેમને જોવામાં કે ફોટો પાડવામાં મુશ્કેલી પડતી હતી. એમાં સુસંબદ્ધ તરંગોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો ન હતો.

આ પ્રકારની હૉલોગ્રાફીને ઇન-લાઇન (In-line) હૉલોગ્રાફી કહે છે.

ત્યારબાદ લીથ અને યુપટનિક્સ (Leith & Upatnicks) નામના વિજ્ઞાનીઓએ ઈ. સ. 1962માં કરેલા પ્રયોગમાં લેસરનો ઉપયોગ કર્યો હતો. એમાં વસ્તુ-તરંગોની કિરણાવલી અને સંદર્ભ-કિરણાવલીને ત્રાંસી રાખી ફોટોગ્રાફી પ્લેટ પર સંપાત કરવામાં આવી હતી. આ રીતે ત્રિપારિમાણિક વસ્તુનું હૉલોગ્રામ-આલેખન શક્ય બન્યું હતું. ત્યારે આભાસી અને સાચાં પ્રતિબિંબોને સારા પ્રમાણમાં અલગ કરી શકાયાં હતાં.

આ પ્રકારની હૉલોગ્રાફીને ઑફ-અક્ષીય (off-axis) હૉલોગ્રાફી કહે છે.

હવે હૉલોગ્રામ-આલેખન કરવાની પદ્ધતિમાં લેસર-કિરણાવલીનો વિસ્તૃત પટો લેવામાં આવે છે. તેનો થોડો ભાગ જેનો ફોટોગ્રાફ લેવાનો હોય તે વસ્તુ પર આપાત કરવામાં આવે છે અને બાકીના ભાગને તેના માર્ગમાં ગોઠવેલા સમતલ અરીસા પર આપાત કરવામાં આવે છે. વસ્તુની સામે ફોટોગ્રાફી પ્લેટ ગોઠવવામાં આવે છે.

આકૃતિ 3 : હૉલોગ્રામમાં પ્રતિબિંબને આલેખિત કરવાની પદ્ધતિ

વસ્તુ પર આપાત થતો લેસરનો સુસંબદ્ધ પ્રકાશ ત્યાંથી પરાવર્તન પામી ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર પડે છે. વસ્તુ પરથી પરાવર્તન પામતાં આ કિરણોને પરાવર્તિત કિરણાવલી કહે છે. સમતલ અરીસા પરથી પરાવર્તન પામતાં કિરણોને સંદર્ભ-કિરણાવલી કહે છે. એક જ લેસર ઉદગમમાંથી પ્રાપ્ત થતી આ બે કિરણાવલીઓ – પરાવર્તિત કિરણાવલી અને સંદર્ભ-કિરણાવલી – ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર સંપાત થાય છે. તેથી ત્યાં આગળ વ્યતિકરણ-રચના ઉત્પન્ન થાય છે. આ વ્યતિકરણ-રચનાને પ્લેટ પરના સ્તર પર ઠારી (freeze) દેવામાં આવે છે. આ રીતે તૈયાર થયેલી ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ તે હૉલોગ્રામ છે.

પ્રતિબિંબની પુનર્રચનાની પદ્ધતિ : અગમ્ય દેખાતા હૉલોગ્રામની મદદથી ત્રિપારિમાણિક ચિત્ર ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિને તરંગઅગ્રની પુનર્રચનાની પદ્ધતિ કહે છે. હૉલોગ્રામની એક સપાટીને લેસરના સમાંતર પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે. ત્યારે હૉલોગ્રામમાં સંગ્રહ પામેલા તરંગો તેમાંથી મુક્ત થઈ પ્રસરણ પામે છે. હૉલોગ્રામમાં એકદમ સ્થિર કરેલી (ફ્રીજ) વ્યતિકરણ-શલાકાઓમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય ત્યારે હૉલોગ્રામ વિવર્તન –  ગ્રેટિંગ જેવું કામ કરે છે અને તેની બીજી બાજુએ બહુકોણે પ્રકાશ વિવર્તન પામે છે. આ રીતે વિવર્તિત થયેલો પ્રકાશ બે પ્રતિબિંબો રચે છે : એક આભાસી પ્રતિબિંબ અને બીજું સાચું પ્રતિબિંબ. વસ્તુના મૂળ સ્થાનેથી જોતાં આભાસી પ્રતિબિંબ, આબેહૂબ વસ્તુ જેવું – ત્રિપારિમાણિક સ્વરૂપે – દેખાય છે. આ આભાસી પ્રતિબિંબ, ઉદગમનાં લેસર-કિરણોની બાજુએ હોય છે. આપણે રૂમમાં બેઠાં બેઠાં બારીની બહાર કોઈ દૃશ્ય જોતાં હોઈએ તેવું એ દેખાય છે. એમાં મૂળ વસ્તુની બધી વિગતો રજૂ થયેલી હોય છે. દૂર અને નજીક વસ્તુઓ વચ્ચેનો સ્થાનભેદ (parallax) પણ દેખાય છે. એટલે કે જોનાર વ્યક્તિ પોતાનું સ્થાન બદલીને એ ચિત્ર જુએ તો મૂળ વસ્તુને જોતો હોય તેવા જ ફેરફારો એમાં પણ જોવા મળે છે. હૉલોગ્રામનું આવું આભાસી પ્રતિબિંબ, ફક્ત જોવા માટે જ હોય છે; પરંતુ તેનો ફોટોગ્રાફ લઈ શકાતો નથી.

આકૃતિ 4 : હૉલોગ્રામમાં આલેખિત થયેલા પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરવાની પદ્ધતિ

સાચું પ્રતિબિંબ હૉલોગ્રામની સામે જ રચાય છે અને આ સાચા પ્રતિબિંબના બિંદુઓ આગળથી પ્રકાશ પસાર થાય છે, તેથી તેનો ફોટોગ્રાફ લઈ શકાય છે. જો ત્યાં આગળ પડદો રાખવામાં આવે તો જોનાર વ્યક્તિને સાચું પ્રતિબિંબ હવામાં તરતું હોય તેમ દેખાય છે અને ત્રિપારિમાણિક ચિત્રના બધા જ ગુણધર્મો તે ધરાવે છે. હૉલોગ્રામમાં જોવાથી પ્રતિબિંબ દેખાય છે તેથી તેને પ્રસારણ (transmission) હૉલોગ્રામ કહે છે.

હૉલોગ્રામના પ્રકાર : જ્યારે વસ્તુને નજીક રાખી હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે હૉલોગ્રામને ફ્રેનલ (Fresnel) હૉલોગ્રામ કહે છે. વિકેન્દ્રિત પ્રકાશથી આવા હૉલોગ્રામને તૈયાર કરવામાં આવે છે. એનાથી આભાસી પ્રતિબિંબ નાનું બને છે જ્યારે સાચું પ્રતિબિંબ મોટું બને છે.

જ્યારે સમતલ તરંગોને આલેખિત કરી હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે હૉલોગ્રામને ફ્રાઉનહોફર (Fraunhofer) અથવા ફૂરિયેર ટ્રાન્સફૉર્મ (Fourier transform) હૉલોગ્રામ કહે છે. અહીં આભાસી તેમજ સાચા પ્રતિબિંબની મોટવણી સમાન હોય છે.

જ્યારે ફોટોગ્રાફી પ્લેટ પરના પાયસ (ઇમલ્ઝન) સ્તરની જાડાઈ બે ક્રમિક શલાકા વચ્ચેની પહોળાઈ (2–3 mm) જેટલી હોય છે. ત્યારે તે હૉલોગ્રામને સમતલ (plane) હૉલોગ્રામ કહે છે. અહીં આલેખન-માધ્યમ દ્વિ-પારિમાણિક હોય છે; પરંતુ જ્યારે પાયસ સ્તરની જાડાઈ 5–20 mm અથવા વધુ હોય તો તેને ‘કદાત્મ’ (volume) હૉલોગ્રામ કહે છે. ત્યારે પાયસના સમગ્ર કદમાં પ્રતિબિંબની માહિતીનો સંગ્રહ થાય છે. આવા પાયસમાં સંગ્રહ થયેલી વ્યતિકરણ-રચના ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

ઘણી વાર વસ્તુની પરાવર્તન-કિરણાવલી અને સંદર્ભ-કિરણાવલીને ત્રિપારિમાણિક આલેખન માધ્યમની સામસામેની બાજુઓ પર સંપાત કરીને પણ હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે. આ બંને કિરણાવલીઓથી ઉત્પન્ન થતી વ્યતિકરણ-રચના માધ્યમમાં સ્થિત-તરંગોની રચના ઉત્પન્ન કરે છે. તે વસ્તુના તરંગ-અગ્ર સાથે અનોખી રીતે સંકળાયેલ હોય છે. જ્યારે આવા હૉલોગ્રામને સંદર્ભ કિરણાવલીની આવૃત્તિ જેવા જ પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે ત્યારે તેનો થોડો ભાગ પરાવર્તન પામે છે. તે વસ્તુ-તરંગની આબેહૂબ નકલ દર્શાવે છે. આવા હૉલોગ્રામને પરાવર્તન-હૉલોગ્રામ કહે છે.

હૉલોગ્રામના અગત્યના ગુણધર્મો : (1) સામાન્ય ફોટોગ્રાફમાં તેનાં જુદે જુદે સ્થાને મૂળ વસ્તુના જુદા જુદા ભાગની માહિતી સંગ્રહ પામે છે; તેથી ફોટોગ્રાફનો કોઈ ભાગ ટુકડો બની નાશ પામે તો મૂળ વસ્તુના તેટલા ટુકડા જેટલા ભાગની માહિતી નાશ પામે છે.

પરંતુ હૉલોગ્રામના દરેક બિંદુમાં સમગ્ર વસ્તુની માહિતી સંગ્રહ પામે છે. આ ઉપરાંત વસ્તુના દરેક બિંદુમાંથી પરાવર્તન પામતાં તરંગોનો સમગ્ર હૉલોગ્રામ પર સંપાત થાય છે. તેથી હૉલોગ્રામના ઘણા ટુકડા થાય ત્યારે તેનો ફક્ત એક જ ટુકડો વસ્તુનું સમગ્ર ચિત્ર આપી શકવા સમર્થ હોય છે. જોકે ત્યારે ચિત્ર સહેજ ઝાંખું અને અસ્પષ્ટ બને છે. આમ હૉલોગ્રામ માહિતીસંગ્રહ (ડેટા-સ્ટોરેજ) માટે ઘણા અગત્યના માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(2) એક જ ફોટોગ્રાફમાં ઘણાં પ્રતિબિંબો ભેગાં કરીએ તો તેઓ એકબીજાં પર સંપાત થાય છે તેથી તે ફોટોગ્રાફ બિનઉપયોગી બને છે; કારણ કે એમ કરવાથી પ્રત્યેક પ્રતિબિંબની પૂરેપૂરી માહિતી મળી શકતી નથી; પરંતુ હૉલોગ્રામમાં અલગ અલગ રીતે ઘણાં પ્રતિબિંબોનો આલેખ કરી શકાય છે. હૉલોગ્રામની અનેક પ્રતિબિંબોનો આલેખ કરવાની ક્ષમતા પાર વિનાની છે. 6 × 9 મિમી.ના ફોટોગ્રાફ પર છાપેલાં ફક્ત એક જ પાનાની વિગતોનો સમાવેશ કરી શકાય છે. જ્યારે એટલા જ વિસ્તારના હૉલોગ્રામમાં 300થી પણ વધુ છાપેલાં પાનાંની વિગતોનો સમાવેશ કરી શકાય છે.

(3) હૉલોગ્રામમાં માહિતીનો સંગ્રહ વ્યતિકરણ-રચના-સ્વરૂપે થાય છે. વ્યતિકરણ-રચનાનો પ્રકાર પરાવર્તિત કિરણાવલી અને સંદર્ભ કિરણાવલી પર આધાર રાખે છે.

સંદર્ભ કિરણાવલીના તરંગોમાં કંપવિસ્તાર, તરંગલંબાઈ અને કલાનો સંબંધ સમાન હોય છે. વસ્તુ પરથી પરાવર્તન પામતા તરંગોનો કંપવિસ્તાર અને કલા જુદાં જુદાં હોય છે. આમ વસ્તુના કોઈ એક બિંદુ પરથી પરાવર્તન પામતા તરંગોથી રચાતા ગોલીય (spherical) તરંગોની શ્રેણી ઘણી જ ગૂંચવણભરેલી બને છે. એટલે ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર ગૂંચવણભરેલી વ્યતિકરણ-રચના રેકર્ડ થાય છે ત્યારે તેના પ્રકાશસંવેદી સ્તર પર તરંગોનો કંપવિસ્તાર કાળા ભાગ સ્વરૂપે રેકર્ડ થાય છે. વસ્તુ પરના કોઈ એક બિંદુએથી પરાવર્તન પામતા તરંગો અને સંદર્ભ-તરંગો સમાન કલા ધરાવે તો કંપવિસ્તાર મહત્તમ બને છે અને જો વિરુદ્ધ કલામાં હોય તો કંપવિસ્તાર શૂન્ય બને છે અને એ બે વચ્ચેના કલાસંબંધોમાં કંપવિસ્તાર મધ્યમ રહે છે. હવે તીવ્રતા તરંગના કંપવિસ્તારના વર્ગના સમપ્રમાણમાં હોવાથી તે પ્રમાણે વ્યતિકરણ-રચનામાં પ્રકાશિત-અપ્રકાશિત પટાઓ રચાય છે. હૉલોગ્રામમાં રચાતી વ્યતિકરણની રચનાની ઘનતા, વસ્તુમાંથી પરાવર્તન પામી આવતા તરંગો અને સંદર્ભ-તરંગો વચ્ચેના ખૂણા પર આધાર રાખે છે.

હૉલોગ્રામમાંથી પ્રતિબિંબ મેળવવા માટે સંદર્ભ-કિરણાવલી જેવા જ સુસંબદ્ધ તરંગો જરૂરી હોય છે. સંદર્ભ-કિરણાવલીના તરંગ-અગ્રના ચોક્કસ આકારની માહિતી વિના હૉલોગ્રામમાંથી પ્રતિબિંબ પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી.

(4) હૉલોગ્રામમાંથી પુનર્રચના પામતાં પ્રતિબિંબ મેળવવા માટે મૂળભૂત સંદર્ભ કિરણોના જેવી જ સુસંબદ્ધ કિરણાવલીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેની તરંગલંબાઈનું મૂલ્ય ગમે તે હોઈ શકે છે.

પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરતી કિરણાવલીની તરંગલંબાઈ λ, જો સંદર્ભ કિરણાવલીની તરંગલંબાઈ λ₀ કરતાં વધુ હોય તો પુનર્રચનાનું મોટું પ્રતિબિંબ પ્રાપ્ત થાય છે. પ્રતિબિંબની મોટવણીનો આધાર λ/λ₀ના ગુણોત્તર પર અવલંબે છે.

હૉલોગ્રાફનો વાદ : હૉલોગ્રાફનો વિસ્તૃત વાદ ઘણો ગહન છે. અહીં એક બિંદુવત્ વસ્તુ Pને સમઅક્ષ Z પર મૂકી તેની ચર્ચા પ્રસ્તુત છે :

આકૃતિ 5 : બિંદુવત્ વસ્તુ Pના હૉલોગ્રામની રચના

આકૃતિ 5માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે સુસંબદ્ધ ઉદગમમાંથી ઉત્સર્જિત પ્રકાશ બિંદુવત્ વસ્તુ Pને પ્રકાશિત કરે છે. આ પ્રકાશ સમતલ સ્વરૂપે હોય છે. મોટા ભાગના પ્રકાશ-તરંગોનો સીધો જ ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર સંપાત થાય છે. ત્યારે તેના થોડા ભાગનું બિંદુવત્ વસ્તુ P પ્રકીર્ણન કરે છે અને ગોલીય તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે. આ ગોલીય તરંગો ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર પડે છે. સંદર્ભ-કિરણાવલીના સમતલ તરંગો અને વસ્તુ Pના ગોલીય તરંગો ફોટોગ્રાફિક પ્લેટના સમતલ પર સંપાત થઈ વ્યતિકરણ ઉત્પન્ન કરે છે.

હવે ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પરના O બિંદુ આગળ ઉદભવતા પ્રકાશીય ક્ષેત્રને નીચેના સમીકરણ મુજબ દર્શાવવામાં આવે છે :

E = E_R + E_S ………………………………………………………………………………………… (1)

અહીં E_R = સંદર્ભ-કિરણાવલીનું ક્ષેત્ર છે.

અને E_S = વસ્તુ Pમાંથી પ્રકીર્ણન પામતા તરંગોનું ક્ષેત્ર છે.

પ્રકીર્ણન-ક્ષેત્ર ES સાદું-સરળ નથી. બિંદુના સ્થાન પ્રમાણે કંપવિસ્તાર અને કલાનાં મૂલ્યોમાં ઘણા ફેરફારો થાય છે. પરાવર્તિત તરંગ-અગ્રો ગોલીય અને ઉદગમ-બિંદુને અનુલક્ષીને સમકેન્દ્રીય હોય છે. પ્રકીર્ણન તરંગ-અગ્રના ક્ષેત્રને નીચે મુજબ દર્શાવવામાં આવે છે :

E_S =  exp [i (kr_o – wt)] …………………………………………………………………………………………(2)

અને સમતલ તરંગના ક્ષેત્ર E_Rને આ પ્રમાણે દર્શાવવામાં આવે છે :

E_R = E_r exp [i (Kz_o – ωt)] ………………………………………………………………………………………(3)

જ્યાં r_o = PO

અને Z_o = PA = બિંદુ Pથી પ્લેટ વચ્ચેનું અંતર. હવે O બિંદુ આગળની તીવ્રતાને I લઈએ તો,

I = [E_R + E_S]²

 ……………..…….………..(4)

સમીકરણ (4)ના છેલ્લાં બે પદોને ભેગાં કરી લખતાં,

………………………………………………………………………(5)

કુલ તીવ્રતા Iનું સમીકરણ (5) Cosineનું પદ ધરાવે છે તે શ્રેણીબદ્ધ (maxima – minima) દર્શાવે છે.

આમ, ગોલીય તરંગ E_S અને સમતલ તરંગ E_R વચ્ચે રચાતું વ્યતિકરણ, વર્તુલાકાર વ્યતિકરણ-શલાકાઓ ઉત્પન્ન કરે છે.

આકૃતિ 6 : હૉલોગ્રામમાંથી પ્રતિબિંબની પુનર્રચના

હવે પ્લેટની ઊર્જા-પ્રસારણ શક્તિને T² ગણીએ તો તેને તીવ્રતા Iના પદમાં નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે :

T² = 1 – α I ………………………………………………………………………………………………………………(6)

અહીં α અચળાંક છે.

સમીકરણ (6) સંનિકટ સ્વરૂપે નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય છે :

T = 1 –  α I ………………………………………………………………………………………………………….(7)

જ્યારે હૉલોગ્રામને સંદર્ભ કિરણાવલીથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે ત્યારે પ્રસારિત તરંગના ક્ષેત્ર Eનું સમીકરણ નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે :

સમીકરણ(8)માં, પ્રથમ પદ, સહેજ ફેરફાર સાથે આપાત થતો સમતલ તરંગ દર્શાવે છે.

બીજું પદ, વસ્તુમાંથી ઉત્સર્જિત થતા તરંગ જેવો જ ગોલીય તરંગ દર્શાવે છે. જ્યારે તરંગ સપાટીની પાછળ પ્રક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે ત્યારે તે મૂળ વસ્તુના સ્થાને રહેલી આભાસી વસ્તુમાંથી આવતું હોય તેમ દેખાય છે. એ મૂળ વસ્તુનું આભાસી પ્રતિબિંબ હોય છે.

ત્રીજું પદ, મૂળ તરંગના જેવો જ ગોલીય તરંગ દર્શાવે છે; પરંતુ તે P´ આગળ કેન્દ્રિત થાય છે. એ P´ આગળ ઉત્પન્ન થતું સાચું પ્રતિબિંબ છે. તેનો ફોટો લેન્સના ઉપયોગ વિના લઈ શકાય છે.

આમ આ રીતે તૈયાર કરવામાં આવેલો હૉલોગ્રામ, P´ આગળ સાચું પ્રતિબિંબ અને P આગળ આભાસી પ્રતિબિંબ ઉત્પન્ન કરે છે.

હૉલોગ્રાફીના વિવિધ ઉપયોગો

(1) શ્વેત–પ્રકાશીય હૉલોગ્રાફી : આ પદ્ધતિના વિકાસમાં સ્ટ્રોક અને લેબેરી(Stroke & Labeyrie)નો ફાળો મહત્વનો છે. આ પદ્ધતિમાં હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવા માટે લેસર-પ્રકાશનો ઉપયોગ થાય છે; પરંતુ તેની પુનર્રચના વખતે મૂળ સુસંબદ્ધ તરંગોના જેવા તરંગ-અગ્રવાળા શ્વેત પ્રકાશના કિરણસમૂહનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એક જ ફિલ્મમાં, જુદી જુદી તરંગલંબાઈવાળા સુસંબદ્ધ ઉદગમોનો ઉપયોગ કરી અસંખ્ય હૉલોગ્રામનો સંગ્રહ કરવામાં આવે છે. જ્યારે આ હૉલોગ્રામને સામાન્ય શ્વેત પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે ત્યારે પરાવર્તન પામેલા પ્રકાશમાં અનેકરંગી પ્રતિબિંબ જોવા મળે છે.

1969માં સ્ટીફન બેન્ટોને રંગીન હૉલોગ્રાફીનો વિકાસ કર્યો હતો. આવા હૉલોગ્રામને ‘શ્વેત પ્રકાશ પ્રસારણ હૉલોગ્રામ’ અથવા ‘મેઘધનુષ હૉલોગ્રામ’ પણ કહે છે; પરંતુ બેન્ટોન ટૅકનિકથી હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવાનું કામ ઘણું કપરું છે.

જ્યારે બિંદુવત્ શ્વેત પ્રકાશના ઉદગમથી આ હૉલોગ્રામને જોવામાં આવે છે ત્યારે ખૂબ તેજસ્વી પ્રતિબિંબની પુનર્રચના થાય છે. જો ચોક્કસ સમતલમાં રહી હૉલોગ્રામને જોવામાં આવે તો વસ્તુના મૂળ રંગોવાળું પ્રતિબિંબ જોવામાં આવે છે. જો એના કરતાં બીજા સમતલમાં રહી હૉલોગ્રામને જોવામાં આવે ત્યારે વસ્તુના મૂળ રંગો કરતાં જુદા જ રંગોમાં એ પ્રતિબિંબ જોવા મળે છે.

આપાત પ્રકાશની બાજુએથી જ આ હૉલોગ્રામને જોવામાં આવે ત્યારે ત્રિપારિમાણિક આભાસી પ્રતિબિંબની પુનર્રચના દેખાય છે.

સામાન્ય ઉદગમના શ્વેત પ્રકાશની મદદથી આ ટૅકનિકમાં ત્રિપારિમાણિક રંગીન પ્રતિબિંબ મેળવી શકાય છે એ આ પદ્ધતિનો મહત્વનો ફાયદો છે.

(2) માઇક્રોસ્કોપી અને હૉલોગ્રાફી : માઇક્રોસ્કોપના વિકાસમાં હૉલોગ્રાફીએ ઘણો જ અગત્યનો ફાળો આપ્યો છે. માઇક્રોસ્કોપનો સવિશેષ ઉપયોગ જીવવિજ્ઞાનમાં થાય છે. એટલે એમ કહી શકાય કે હૉલોગ્રાફીએ જીવવિજ્ઞાનને સમજવાની ઉત્તમ સગવડ પૂરી પાડી છે.

જ્યારે જીવવિજ્ઞાનમાં માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં એક મર્યાદા રહેલી છે. જીવવિજ્ઞાનના ઘણા નમૂનાઓને પ્રવાહીમાં તરતા રાખવામાં આવે છે. જ્યારે એ નમૂનાઓને માઇક્રોસ્કોપથી જોવામાં આવે છે ત્યારે તે નમૂનાઓને એક જ સમતલમાં ફોકસ કરી શકે છે. એથી એકસાથે સમગ્ર નમૂનાને જોઈ શકાતો નથી. તેથી જુદી જુદી ઊંડાઈઓવાળી વિગતો જોવા માટે માઇક્રોસ્કોપને વારંવાર જુદા જુદા સમતલ માટે ફોકસ કરવું પડે છે અથવા તો આખી વસ્તુને એક જ સમતલમાં લાવવામાં આવે છે; પરંતુ એમ કરવા જતાં મૂળ વસ્તૃ વિકૃત બને છે. આમ, એક જ સમતલમાં રહેલી વિકૃત વસ્તુને જ માઇક્રોસ્કોપ ફોકસ કરી શકે છે. આ રીતે માઇક્રોસ્કોપની એક જ સમતલમાં ફોકસ કરવાની મર્યાદાને કારણે નમૂનાનો સંપૂર્ણપણે વિગતવાર અભ્યાસ કરી શકાતો નથી.

હૉલોગ્રાફીના ઉપયોગથી માઇક્રોસ્કોપની એ મર્યાદાનો અંત આવે છે. જે નમૂનાનો અભ્યાસ કરવાનો હોય તેનો હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે તે પછી અનુકૂળતાએ તેનું ત્રિપારિમાણિક ચિત્ર તૈયાર કરવામાં આવે છે અને માઇક્રોસ્કોપની મદદથી તેનો જુદી જુદી ઊંડાઈએ ફોકસ કરી વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

જીવવિજ્ઞાનની કે પછી ભૌતિકવિજ્ઞાનની ઝડપથી બનતી કોઈ પણ ઘટનાનો હૉલોગ્રામ તૈયાર કરી શકાય છે. આમ કરવાથી એ ઘટનાના કોઈ પણ ભાગને અનેક વાર જોઈ તેનો અભ્યાસ થઈ શકે છે. કોઈ પણ નમૂનાના જુદા જુદા સમયના હૉલોગ્રામ તૈયાર કરી તેની સમય સાથે બદલાતી પરિસ્થિતિનો અભ્યાસ થઈ શકે છે.

આ ઉપરથી એમ કહી શકાય કે અનેક શબ્દોનાં વર્ણનો દ્વારા જે ખ્યાલ નથી આવી શકતો તે ખ્યાલ ફક્ત એક જ ચિત્ર જોવાથી જ આવી જાય છે. એટલે કે એક ચિત્ર હજારો શબ્દોની ગરજ સારે છે. વળી અનેક ચિત્રો જોવાથી જે ખ્યાલ નથી આવી શકતો તે ખ્યાલ ફક્ત એક હૉલોગ્રામ-ચિત્ર જોવાથી આવી જાય છે. આમ એક હૉલોગ્રામ-ચિત્ર અનેક ચિત્રોની ગરજ સારે છે.

(3) વ્યતિકરણમાપન (Interferometry) અને હૉલોગ્રાફી : કોઈ પણ વસ્તુમાં, તણાવ, ઉષ્ણતા, કંપનો, પરિભ્રમણ વગેરેને લીધે ઉદભવતી વિકૃતિઓનો અભ્યાસ કરવાને માટે હૉલોગ્રાફીનો વિશાળ પાયે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એ માટે, દ્વિ-ઉદભાસક (double exposure) ટૅકનિકમાં વસ્તુનાં બે વાર ઉદભાસન કરવામાં આવે છે, એક પ્રક્રિયા પહેલાં અને બીજું પ્રક્રિયા પછી. એક જ હૉલોગ્રામમાં વસ્તુને વિકૃતિ પહેલાં અને બીજી વાર વિકૃતિ પછી આલેખિત કરી લેવામાં આવે છે. જ્યારે એ હૉલોગ્રામને સંદર્ભ કિરણાવલી લેસરથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે ત્યારે વસ્તુનાં એકીસાથે બે પ્રતિબિંબો જોવા મળે છે. તરંગોમાં થોડા ફેરફાર રહેવાથી, આ વ્યતિકરણ-શલાકાઓથી રચાતાં પ્રતિબિંબોનો અભ્યાસ કરી, વસ્તુમાં થતા ફેરફારો અને વિકૃતિઓની જાણકારી મેળવી શકાય છે. આ પદ્ધતિનો ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે ઘણો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઑટોમોબાઇલ્સમાં પ્રદૂષણ-ધ્વનિ ઘટાડવામાં અને જેટ એન્જિનની ચકાસણી માટે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.

સુરૂટા અને ઇટોહ (Tsuruta & Itoh) નામના વિજ્ઞાનીઓએ એક પરિભ્રમણ કરતી તકતીમાં થતા તણાવનો ઇન્ટરફેરોમેટ્રીની રીતથી અભ્યાસ કર્યો હતો. તકતીના પરિભ્રમણની અસર હૉલોગ્રામ પર ન થાય તે માટે તકતી અને હૉલોગ્રામને એક જ સળિયા પર દૃઢપણે જોડવામાં આવ્યાં હતાં. તણાવના આવા અભ્યાસની સાથે સાથે પારદર્શક પ્રવાહીઓ અને ઘન પદાર્થના વક્રીભવનાંકમાં પ્રતિબળોને લીધે થતા ફેરફારોનો અભ્યાસ પણ ઇન્ટરફેરોમેટ્રીની પદ્ધતિથી કરવામાં આવ્યો હતો. આવા પ્રકાશીય ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાની ઇન્ટરફેરોમેટ્રીની આ શાખાને ‘હૉલોગ્રાફિક પ્રકાશ-સ્થિતિસ્થાપક પદ્ધતિ’ નામે ઓળખવામાં આવે છે.

ટૂંકમાં, એમ કહી શકાય કે પ્રકાશીય ફોટોગ્રાફીમાં ફક્ત એક જ સમતલમાં થતા ફેરફારોને જોઈ શકાય છે. જ્યારે હૉલોગ્રાફી પદ્ધતિમાં વસ્તુના સમગ્ર ભાગમાં થતા ફેરફારને જોઈ શકાય છે.

(4) શ્રાવ્ય અને રેડિયો–હૉલોગ્રાફી : શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફી : ધ્વનિના તરંગો કોઈ અપારદર્શક માધ્યમમાં લાંબા અંતર સુધી પ્રસરણ પામી શકે છે અને ધ્વનિના સુસંબદ્ધ તરંગો મેળવવામાં ખાસ મુશ્કેલી પડતી નથી. આ હકીકતોનો ઉપયોગ કરી શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફીનો વિકાસ કરવામાં આવ્યો છે.

શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફીમાં પ્રાથમિક તરંગ ધ્વનિનો હોવા છતાં અંતે તેનું પ્રકાશીય સ્વરૂપમાં રૂપાન્તર કરી હૉલોગ્રામમાં આલેખિત કરવામાં આવે છે. તે પછી પ્રકાશીય રીત પ્રમાણે પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરી શકાય છે. આ જ પદ્ધતિનો ઉપયોગ, રેડિયોતરંગ અને માઇક્રોતરંગ-હૉલોગ્રાફીમાં પણ કરવામાં આવે છે.

શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફીનો આછો ખ્યાલ આકૃતિ 7માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે.

આકૃતિ 7માં પારદર્શક પ્રવાહીની સપાટીની નીચે વસ્તુ – માછલી છે. તેની આજુબાજુ બે પારશ્રાવ્ય ધ્વનિ-ઉદગમો ગોઠવવામાં આવ્યા છે. એમાંથી ઉત્સર્જિત ધ્વનિના તરંગો પ્રસરણ પામતાં, માધ્યમમાં વસ્તુને અનુલક્ષીને દબાણના ફેરફારો ઉત્પન્ન કરે છે. તે પ્રવાહીની સપાટીને ઊંચીનીચી કરી હલાવી નાંખે છે અને સપાટી પર તરંગિકાઓ (રિપલ્સ) ઉત્પન્ન કરે છે. આમ ધ્વનિના તરંગોથી જેવો પરાવર્તક હૉલોગ્રામ બને કે તુરત જ આકૃતિ 7માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે લેસર-પ્રકાશથી પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરવામાં આવે છે. હૉલોગ્રામમાં દબાણના કંપવિસ્તારો અને સપાટીના વિરૂપણની કલાનું આલેખન થાય છે. પારશ્રાવ્ય ધ્વનિની પદ્ધતિથી બનતી વિરૂપિત સપાટીને થરમૉપ્લાસ્ટિક ફિલ્મથી ઢાંકવામાં આવે છે. પછી તે ઠંડી પડતાં, તેનો પ્રકાશીય કલા-હૉલોગ્રામ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અહીં આવા હૉલોગ્રામ બનાવવાનું અને વસ્તુની પ્રકાશીય પુનર્રચના કરવાનું કાર્ય એકીસાથે જ થાય તેવી વ્યવસ્થા ગોઠવવામાં આવે છે.

આકૃતિ 7 : પાર-શ્રાવ્ય ધ્વનિ-ઉદગમો

પ્રવાહીમાં સર્જાયેલ આવા તરંગોનો ફક્ત કદ-ત્રિપારિમાણિક હૉલોગ્રામ તરીકે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. પ્રવાહીમાં દબાણને લીધે થતા સંઘનન અને વિઘનનની સાથે તેના વક્રીભવનાંકના ગુણધર્મો સંબંધ ધરાવે છે. આવા ધ્વનિતરંગો ત્રિપારિમાણિક હૉલોગ્રામનું કાર્ય કરે છે. વક્રીભવનમાં થતા ફેરફારો તરંગલંબાઈ અને કલાને અનુરૂપ હોય છે. આવા હૉલોગ્રામમાં લેસર-કિરણથી તત્કાલીન પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરી શકાય છે.

આકૃતિ 8 : શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફી

આ પ્રકારની શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફીનો ઉપયોગ, પદાર્થમાં રહેલી ક્ષતિની જાણકારી માટે થાય છે. ઉપરાંત પૃથ્વીની સપાટીના સ્તરોનો અભ્યાસ કરવા માટે પણ થાય છે.

આકૃતિ 8માં એક સિક્કાનું વ્યતિકરણ-પ્રતિબિંબ છે. એમાં પારશ્રાવ્ય ધ્વનિનો ઉપયોગ કરી શ્રાવ્ય હૉલોગ્રાફી તૈયાર કરી છે. પાણીમાં દરેક શલાકા λ(15 માઇક્રો મિમી.)નો તફાવત દર્શાવે છે.

માઇક્રોવેવ–રેડિયો હૉલોગ્રાફી : રડાર(Radar – Radio – Detecting and Ranging)ની મદદથી વસ્તુનું અસ્તિત્વ, તેનું અંતર અને દિશા જાણવા મળે છે; પરંતુ તેનાં પરિમાણો કે આકારની કોઈ માહિતી મળતી નથી.

પારશ્રાવ્ય ધ્વનિતરંગોની જેમ માઇક્રોતરંગ રેડિયોતરંગોનો ઉપયોગ કરી હૉલોગ્રામ બનાવવાના પ્રયોગો વીસમી સદીના મધ્યભાગે થયા હતા. એમાં પણ મૂળ વસ્તુના પ્રતિબિંબની પુનર્રચના છેવટે તો લેસર-કિરણોથી જ કરવામાં આવે છે.

પ્રવાહી સ્ફટિકોના રંગ ગરમી પર આધારિત છે. ગરમીનો આધાર માઇક્રોતરંગોના વિસ્તરણ પર છે; તેથી પ્રવાહી સ્ફટિકોનો ઉપયોગ પણ માઇક્રોતરંગ હૉલોગ્રામ બનાવવા કરવામાં આવ્યો હતો.

રેડિયો હૉલોગ્રાફી અને કૃત્રિમ ઉપગ્રહોની મદદથી ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, ખનીજવિદ્યા અને ભૂ-ભૌતિક વિજ્ઞાનનાં સંશોધનોનો ઘણો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. ઉપરાંત પૃથ્વી અને ઉપગ્રહોની સપાટીઓનો પણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.

આ પ્રકારના રેડિયોતરંગોથી બનાવેલા હૉલોગ્રામને રેડિયો-પ્રકાશીય (Radio Optic) હૉલોગ્રાફી કહે છે.

(5) પ્રકાશીય તત્વો (HOE – Holographic Optical Elements) અને હૉલોગ્રાફી : પારદર્શક માધ્યમના અભ્યાસ માટે લેન્સ, પ્રિઝમ અને અરીસાઓ જેવાં પ્રકાશીય ઉપકરણો જેવી રીતે ઉપયોગી છે, તેવી જ રીતે કાર્ય કરી શકે એવા હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે. તેઓ વક્રીભવન કે પરાવર્તનના સિદ્ધાંત પર નહિ પરંતુ હૉલોગ્રાફીના સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે.

ધારો કે એક હૉલોગ્રામને સમતલ તરંગ અને કેન્દ્રગામી ગોલીય તરંગના વ્યતિકરણથી તૈયાર કરવામાં આવે છે. હવે જો તેને સમતલ તરંગથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે તો તે કેન્દ્રગામી ગોલીય તરંગ ઉત્પન્ન કરે છે અને બહિર્ગોળ લેન્સની જેમ કાર્ય કરે છે. આવા હૉલોગ્રામને પ્રકાશીય તત્વો – HOE – તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેઓ ફક્ત એક જ તરંગલંબાઈ માટે બનાવેલા હોય છે. દ્રવ્યના એક ટુકડા પર આવા ઘણા HOE તૈયાર કરવામાં આવે છે. તેઓ એક જ અવકાશીય સ્થાને એકત્રિત થયેલા અનેક વક્રીભવન-તત્વોનું કાર્ય કરે છે. ટૂંકી કેન્દ્રલંબાઈ અને વધુ વ્યાસવાળા કાચના દ્રવ્યનો લેન્સ તૈયાર કરવામાં આવે તો તે ઘણો દળદાર અને વજનદાર બને છે. તેના જેવું જ કાર્ય કરી શકે એવા HOEને ફિલ્મના ફક્ત નાના વિસ્તારમાં જ આલેખિત કરવામાં આવે છે.

HOEનો ઉપયોગ બારકોડ સ્કૅનરો, ઑફિસ-કૉપીમશીનો અને સોલર કૉન્સન્ટ્રેશનમાં ઘણો કરવામાં આવે છે. આમ એના વિકાસનું ભાવિ ઘણું ઉજ્જ્વળ છે.

એવી જ રીતે કાર્ય કરનાર હૉલોગ્રાફી વિવર્તન ગ્રેટિંગ (આશરે 3600 રેખા/મિમી.) પણ હવે વેપારી ધોરણે પ્રાપ્ય છે.

(6) પ્લાઝ્મા અને હૉલોગ્રાફી : પ્લાઝ્મા(વીજાણુ-કણોનો સમૂહ)માં બનતી ઝડપી ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે હૉલોગ્રાફીનાં ચલચિત્રો ઘણાં ઉપયોગી છે. હૉલોગ્રામ બનાવવા માટે લેસરનો ઉપયોગ જાણીતો છે. એમાં પ્રકાશીય વિલંબ-લાઇન સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે.

આકૃતિ 9માં આંશિક પારદર્શક અરીસો A અને પૂર્ણ પરાવર્તક અરીસો B – બંનેને સમાન્તર ગોઠવ્યા છે. એક લેસર-કિરણ આંશિક પારદર્શક અરીસા Aમાંથી પસાર થઈ અરીસા B પર આપાત થઈ તેમની વચ્ચે વારંવાર પરાવર્તન પામે છે. આ રીતે વિભાજન પામેલાં લેસર-કિરણો કેન્દ્રિત થઈ, પ્લાઝ્મામાંથી પસાર થઈ, હૉલોગ્રામ પર સંપાત થાય છે. દરેક કિરણ 20થી 30 નેનો સેકંડ(1 નેનો સેકંડ = 10^–9 સેકંડ)ના સ્પંદ રૂપે હોય છે. આમ દરેક કિરણ વિલંબિત થઈ અરીસા Aમાંથી પસાર થાય છે. દરેક સ્પંદને વિલંબિત થવા માટે દશેક મીટર જેટલું અંતર કાપવું પડે છે. એટલે હૉલોગ્રામમાં વિલંબિત કિરણથી પ્લાઝ્માના અનેક સ્તરો અંકિત થાય છે. ક્રમિક સ્તરો વચ્ચેનો સમયગાળો લગભગ 40 નેનો સેકંડ જેટલો રહે છે. A અને B સપાટીઓને નજીક લાવવાથી હૉલોગ્રામમાં વધુ સ્તરોને અંકિત કરી શકાય છે. એથી લેસર-કિરણોને નષ્ટ કરેલ ઘનસ્થિતિ પદાર્થો અને નાના તારોના વિદ્યુત-વિસ્ફોટોનો બહુ ઝડપી હૉલોગ્રામ તૈયાર કરી માધ્યમમાં બનતી ઝડપી પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

આકૃતિ 9 : પ્લાઝ્મા અને હૉલોગ્રાફી

(7) ડેટા–સ્ટોરેજ અને હૉલોગ્રાફી : હૉલોગ્રામનો અગત્યનો ઉપયોગ માહિતીસંગ્રહ(ડેટા સ્ટોરેજ)નો છે. હૉલોગ્રામમાં માહિતીનો સંગ્રહ જુદા જુદા ભાગમાં વ્યવસ્થિતપણે કરવામાં આવે છે. હૉલોગ્રામના કોઈ એક ભાગનું અનુવર્તીય પ્રતિબિંબ તેનો બીજો ભાગ ઉત્પન્ન કરી શકતો નથી. માઇક્રોફિલ્મની માહિતીસંગ્રહ પદ્ધતિમાં, ફોકસિંગની ખામીઓ અને આલેખન-દ્રવ્યની ક્ષતિઓને કારણે મર્યાદા આવી જાય છે. હૉલોગ્રામનો કોઈ એક ભાગ નાશ પામે તોપણ બાકી રહેલા ભાગમાં જોવાથી સંપૂર્ણ માહિતી મેળવી શકાય છે. હૉલોગ્રામના દ્રવ્યના એક જ ટુકડામાં તેની જાડાઈ સાથે જુદી જુદી કોણીય પસંદગી કરીને પાનાનાં પાનાં ભરેલા ડેટાનો સંગ્રહ કરી શકાય છે.

મૂળ સંદર્ભવસ્તુનાં લક્ષણો સાથે સરખામણી કરી કોઈ પણ વસ્તુની સચ્ચાઈનું પરીક્ષણ કરી શકાય છે, કોઈ પણ વસ્તુની સપાટીની પરીક્ષા કરી શકાય છે. લોહીના રક્તકણોની ગણતરીમાં પણ એ રીતનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ફિંગર-પ્રિન્ટમાં પણ એ રીત ઉપયોગી છે. ઘન વસ્તુમાં પડેલી આંતરિક તિરાડો અને ક્ષતિઓનો પણ અભ્યાસ થઈ શકે છે.

SLMsની રીતથી દર સેકંડે 1024  1024 bit વિભેદનથી જુદાં જુદાં 1000 પ્રતિબિંબો ઉત્પન્ન કરી શકાય છે અને એને કારણે દર સેકંડે 1 ગીગા બીટ ઝડપે લખી શકાય છે.

2005ના વર્ષમાં ઑપ્ટવેર અને મૅક્સવેલ (Optware and Maxwell) જેવી કંપનીઓએ 120 મિમી.ની ડિસ્ક તૈયાર કરી છે. તેની પર હૉલોગ્રાફિક સ્તર લગાવીને 3.9 T.B. (ટેરાબાઇટ) જેટલો ડેટા સ્ટોર કરવામાં આવે છે. માર્કેટમાં તેને ‘હૉલોગ્રાફિક વર્સેટાઇલ ડિસ્ક’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(8) સપાટીનો અભ્યાસ – ઔદ્યોગિક–ઇજનેરી ક્ષેત્ર અને હૉલોગ્રાફી  : વ્યતિકરણમાપનની મદદથી કોઈ વસ્તુની સપાટીની વક્રતા, તે છીછરી કે ઊંડી વગેરેનો અભ્યાસ થઈ શકે છે. એ માટે હિલડેબ્રાન્ડ અને હેઇન્સે (Hildebrand & Haines) ઈ. સ. 1967માં બે પદ્ધતિઓ રજૂ કરી :

એક પદ્ધતિમાં વસ્તુની બે જુદી જુદી સપાટીઓને પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે. તેમાંથી પ્રકીર્ણન પામતા તરંગો વ્યતિકરણ-રચના ઉત્પન્ન કરે છે. એ માટે હૉલોગ્રામને એક સ્થાને સ્થિર રાખી બે વખત તેનું શટર ખોલવામાં આવે છે. બીજી વખતે શટર ખોલતાં અગાઉ પ્રકાશ-ઉદગમને થોડો ખસેડવામાં આવે છે.

બીજી પદ્ધતિમાં તરંગલંબાઈના થોડા તફાવતવાળા સુસંબદ્ધ પ્રકાશને વસ્તુ પર આપાત કરી તે પરથી પ્રકીર્ણન-પ્રકાશતરંગોની વ્યતિકરણ-રચના તૈયાર કરી તેમની એકબીજા સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે. આમ અહીં જુદી જુદી તરંગલંબાઈઓનો ઉપયોગ કરી વસ્તુના બે વખત હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે અને પછી તેનાં પ્રતિબિંબોની સરખામણી કરવામાં આવે છે.

ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે હૉલોગ્રામથી મળતાં પ્રતિબિંબોનો ઘણો ઉપયોગ થાય છે. હૉલોગ્રામમાંથી લેસર પ્રકાશ પસાર કરીને વસ્તુની સપાટીનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. હૉલોગ્રામ પર પડેલા ધૂળના રજકણો કે લિસોટાઓ તેના પ્રતિબિંબની માહિતીને અસર કરતા નથી, જ્યારે ફોટોગ્રાફીમાં એવી વસ્તુઓ પ્રતિબિંબને ખામીયુક્ત બનાવે છે.

હૉલોગ્રામ લેન્સ તરીકે પણ કાર્ય કરી શકે છે. ઝોન પ્લેટના ઉપયોગમાં રહેલી મર્યાદાઓ હૉલોગ્રામ દૂર કરે છે. સામાન્ય લેન્સથી થતું વર્ણવિપથન હૉલોગ્રાફિક ઝોન પ્લેટથી થતા વિપથન કરતાં વિરુદ્ધ પ્રકારનું હોય છે; તેથી જે ઉપકરણમાં લેન્સના ઉપયોગથી વર્ણવિપથનની ક્ષતિ થાય છે તેને દૂર કરવા માટે તે ઉપકરણમાં હૉલોગ્રાફિક ઝોન-પ્લેટ ગોઠવવામાં આવે છે.

(9) ક્વૉન્ટમ હૉલોગ્રાફી : કોઈ પણ પોલા ગોળામાં ગુપ્ત રીતે છુપાયેલી વસ્તુનું ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ મેળવવા માટે ‘ક્વૉન્ટમ હૉલોગ્રાફી’ નામની નવીન ટૅકનિકનો વિકાસ થયો છે. એમાં બૉસ્ટન યુનિવર્સિટીની ‘ક્વૉન્ટમ ઇમેજિંગ લૅબોરેટરી’એ અનેક સંશોધનો કરી ઘણો અગત્યનો ફાળો આપ્યો છે.

ક્વૉન્ટમ હૉલોગ્રામ બનાવવા માટે એકી ક્વૉન્ટમ ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એ ગુણધર્મને ‘એન્ટેન્ગલમેન્ટ’ (entanglement) કહે છે. એ ગુણધર્મમાં ‘એન્ટેન્ગલ્ડ’ ફોટૉનની જોડ હોય છે. તે જોડના બે ઘટકો હંમેશાં સમાન અવસ્થામાં જ રહે છે – પછી ભલે તેઓ એકબીજાથી ગમે તેટલા દૂર હોય. પોલા ગોળામાં મૂળ વસ્તુને ગુપ્ત રીતે ગોઠવવામાં આવે છે; છતાં આ ટૅકનિકથી તેનું ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

આવાં ‘એન્ટેન્ગલ્ડ’ ફોટૉનની જોડમાંના કોઈ એક ઘટકના ભૌતિક ગુણધર્મોમાં જે કંઈ ફેરફારો થાય છે તેને અનુરૂપ ફેરફારો બીજા ઘટક ફોટૉનમાં થતા જ રહે છે; તેથી ફક્ત કોઈ પણ એક ફોટૉન ઘટકના ગુણધર્મો જાણવાથી બીજા ઘટક ફોટૉનના ગુણધર્મો જાણી શકાય છે.

આ ટૅકનિકમાં બે ફોટૉનની કિરણાવલીઓ લેવામાં આવે છે, ત્યારે એક કિરણાવલીમાં એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉનનો એક ઘટક અને બીજી કિરણાવલીમાં તેનો બીજો ઘટક રહેલો હોય છે. ગુપ્ત વસ્તુવાળા પોલા ગોળાની સપાટી પર એક નાનું છિદ્ર રાખવામાં આવે છે. તેમાં એક ફોટૉન-કિરણાવલીને દાખલ કરવામાં આવે છે. એ ફોટૉન-કિરણ પોલા ગોળામાં પ્રવેશ્યા પછી તેમાં રાખેલી ગુપ્ત વસ્તુ પર અને તેની અંદરની દીવાલો પર વારંવાર અથડાય છે; પરંતુ તે ગોળાની બહાર નીકળી શકતું નથી. ગોળાની અંદરની સપાટી પર ડિટેક્ટર ગોઠવેલાં હોય છે. આ ડિટેક્ટરો ફોટૉનની ક્રમિક અથડામણો વચ્ચેનો સમયગાળો નોંધે છે.

બીજી ફોટૉન કિરણાવલીને ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર આપાત કરવામાં આવે છે. પ્રથમ કિરણનું એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉન જ્યારે ગોળામાં અથડાય છે ત્યારે તે કૅમેરાના શટરને ખોલી બીજા કિરણના એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉનનો ફોટો પાડી લે છે. આ રીતને આકૃતિ 10માં દર્શાવી છે :

દરેક ફોટૉન ફોટોગ્રાફિક પ્લેટને જે કોણે અથડાય છે તેનો આધાર પ્રથમ એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉન ગોળાની સપાટી સાથે જે કોણે અથડાય તેના પર છે. ફોટોગ્રાફિક પ્લેટના આ ફોટૉન પરથી બીજો ઘટક ફોટૉન ગુપ્ત વસ્તુ પર ક્યાં અથડાય છે તે જાણી શકાય છે. આ રીતે ગોળામાંનો દરેક ફોટૉન-ઘટક વ્યતિકરણ-રચના ઉત્પન્ન કરે છે અને તેવી જ રીતે રચના બીજો એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉન પણ ઉત્પન્ન કરે છે. આ રચનાઓ ભેગી થવાથી ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર ત્રિપારિમાણિક હૉલોગ્રામ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.

આમાં એક અગત્યની મુશ્કેલી એ છે કે એક એન્ટેન્ગલ્ડ ફોટૉનને બીજાથી અલગ કરી શકાતો નથી. એ માટે આ પ્રક્રિયા એટલી ધીમી રાખવી જોઈએ કે ડિટેક્ટર એકીવખતે ફક્ત એક જ ફોટૉનનું આલેખન કરી શકે. એ માટે ગોળામાં રહેલી વસ્તુને કલાકો સુધી સ્થિર રાખી મૂકવી પડે છે. તેની એ એક શરત છે. આવી મર્યાદાઓ દૂર કરવાના પ્રયત્નો થઈ રહ્યા છે.

આકૃતિ 10 : ક્વૉન્ટમ હૉલોગ્રાફીની આકૃતિ દ્વારા સમજ

લેસરની અનેકવિધ ઉપયોગિતાઓમાં, હૉલોગ્રાફીની વિકાસયાત્રા ભાવિનાં અનેક રહસ્યોને ભેદી શકે એમ છે.

(10) પ્રિન્ટિંગ અને હૉલોગ્રાફી : કોઈ લખાણનું હાથથી વધુ નકલો કરવાનું કાર્ય અતિ મુશ્કેલ બની જાય છે. એ માટે છાપકામની પદ્ધતિ વિકાસ પામી. બારાખડીના અક્ષરોનાં સીસાનાં બીબાં બનાવીને તેમને જરૂરિયાત પ્રમાણે ગોઠવી છાપકામ શક્ય બનાવ્યું. આ પદ્ધતિ વિકાસ પામતાં પ્રિન્ટિંગ-પ્રેસો અસ્તિત્વમાં આવ્યાં. તેમાં લેસર-પદ્ધતિથી પ્રિન્ટિંગ-કાર્ય શરૂ થતાં છાપકામમાં આમૂલ પરિવર્તન આવ્યું.

હવે નકલો બનાવવા માટે ઝૅરોક્સનો જમાનો આવ્યો છે. તેમાં સુધારાવધારા થઈ રંગીન ઝૅરોક્સ આવ્યાં. તે એટલાં બધાં વિકાસ પામ્યાં કે મૂળ વસ્તુની, તેના રંગો અને પૂરેપૂરી વિગતો સાથે આબેહૂબ નકલો થવા માંડી. એ પદ્ધતિ એટલી બધી વિકાસ પામી કે મૂળ વસ્તુને તેની નકલથી અલગ પાડી ઓળખી બતાવવાનું કામ ઘણું મુશ્કેલ બની ગયું. 500–1000 રૂપિયાની નોટોની ઝૅરોક્સ નકલો એટલી બધી આબેહૂબ થવા મંડી કે મૂળ અસલ નોટોને શોધી કાઢવા માટે મશીનોની શોધ કરવી પડી.

અસલ વસ્તુને નકલથી અલગ કરવા માટે હૉલોગ્રામનો ઉપયોગ ઘણો અગત્યનો સાબિત થયો છે. આર.ટી.ઓ.ના લાઇસન્સ-કાર્ડ, ઇલેક્શન-કાર્ડ, શૅર-સર્ટિફિકેટ કે ડિગ્રી સર્ટિફિકેટોમાં જોવામાં આવતી સોનેરી-રૂપેરી સિક્કાઓ જેવી છાપ એ હૉલોગ્રામ છે. ગમે તેવું સક્ષમ રંગીન ઝૅરોક્સ પણ એ સોનેરી-રૂપેરી છાપની નકલ કરી શકતું નથી તેથી મૂળ વસ્તુને હૉલોગ્રાફીને આધારે નકલથી જુદી પાડવાનું કામ સરળ બન્યું છે.

અંગ્રેજી સામયિક ‘સ્પાન’(‘Span’)ના રૌપ્ય મહોત્સવ અંક(1985 જાન્યુઆરી)ના મુખપૃષ્ઠ પર ઈગલ પક્ષીના શિલ્પનો હૉલોગ્રામ ફોટો છાપ્યો છે. ભારતમાં પ્રથમ વાર આ ‘સ્પાન’ માસિકે હૉલોગ્રામ ફોટો દર્શાવ્યો છે. એ તૈયાર કરવા માટે શ્વેત પ્રકાશને હૉલોગ્રામમાંથી પસાર કર્યો ત્યારે પસાર થયેલા પ્રકાશના તરંગો ઘણા કોણે પ્રસરણ પામ્યા. તેથી ઈગલના ઘણે કોણેથી લેવાયેલાં દૃશ્યો જોવા મળે છે. આને ‘મેઘધનુષ હૉલોગ્રામ’ કહે છે. એને તૈયાર કરવા માટે ફોટોરેઝિસ્ટ ઇમલ્ઝન સ્તર ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. ત્યારે તેની સપાટીમાં શ્રેણીબદ્ધ વ્યતિકરણ-રચનાઓનો સમાવેશ થાય છે. પછી વિદ્યુત-પૃથક્કરણ(electrolysis)ની મદદથી તેની પર નિકલના રજકણોને ઠારી દેવામાં આવે છે અને તેની પર ઍલ્યુમિનિયમનું પાતળું સ્તર લગાવવામાં આવે છે. આ સ્તર અરીસાની જેમ કાર્ય કરી શ્વેત પ્રકાશના તરંગોનું વ્યતિકરણ-રચનામાંથી પસાર થઈ પરાવર્તન કરે છે અને તેથી ઈગલનું ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ દેખાય છે. એ માટે એવી પ્રક્રિયાનું 82,000 વખત પુનરાવર્તન કરવામાં આવતું જાણવા મળ્યું છે. આવા હૉલોગ્રામને સૂર્ય કે કૃત્રિમ ઉદગમનના પ્રકાશમાં સુંદર રીતે જોઈ શકાય છે.

વેપારી ધોરણે હૉલોગ્રામ ઉત્પન્ન કરવા માટે જે દ્રવ્યોનો ઉપયોગ થાય છે તેમાં (1) ફોટોગ્રાફિક ઇમલ્ઝન, (2) ડાયક્રોમેટેડ જિલેટીન, (3) ફોટોરેઝિસ્ટ, (4) ફોટો થરમૉપ્લાસ્ટિક, (5) ફોટોપૉલિમર્સ, (6) ફોટોક્રોમિક્સ, (7) ફોટોરિફ્રેક્ટિવ્ઝનો સમાવેશ થાય છે. મોટે પાયે હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવા માટે એમ્બૉસિંગ પદ્ધતિનો વિકાસ થયો છે. સરફેઇસ રિલીફ હૉલોગ્રામને તૈયાર કરવા માટે ફોટોરેઝિસ્ટ અથવા ફોટોથરમૉપ્લાસ્ટિકમાં આલેખિત કરવામાં આવે છે. એનો ઉપયોગ ક્રેડિટ કાર્ડમાં વિશાળ પાયે કરવામાં આવે છે. નોકિયા મોબાઇલની ફોન-બૅટરી પર હૉલોગ્રામ હોય છે. હૉલોગ્રામ મૂળ વસ્તુને તેની નકલથી જુદી પાડે છે; કારણ કે હૉલોગ્રામનું ઝૅરોક્સ થઈ શકતું નથી. કૉમ્પલેક્સ સ્ટૅમ્પિંગ પદ્ધતિથી હૉલોગ્રામના સોનેરી-રૂપેરી સિક્કાઓ તૈયાર કરવામાં આવે છે. એમ્બૉસિંગ પદ્ધતિમાં પ્રથમ નિકલના ઇલેક્ટ્રૉડિપૉઝિશન સ્ટૅમ્પર તૈયાર કરવામાં આવે છે. નિકોલનું જાડું સ્તર તૈયાર થાય ત્યારે તેને માસ્ટર હૉલોગ્રામ પરથી અલગ કરવામાં આવે છે અને ધાતુની પ્લેટ પર ચોંટાડવામાં આવે છે. એમ્બૉસિંગ-પ્રક્રિયામાં ગરમી આપીને તેને સ્ટૅમ્પર પરથી ઉખેડવામાં આવે છે. પછી ઠંડું પડતાં તે એ જ આકાર ધારણ કરે છે. તેને પરાવર્તનથી જોવા માટે ઍલ્યુમિનિયમનું પાતળું સ્તર પણ લગાવવામાં આવે છે. હૉલોગ્રામ તૈયાર કરવાની આવી પદ્ધતિ વધુ મુશ્કેલ – જટિલ હોય છે.

(11) હૉલોગ્રાફીની વિસ્તરતી ક્ષિતિજો : ભૂતકાળમાં જ્યારે ફોટોગ્રાફીએ ચિત્રકામનું સ્થાન લીધું હતું, ત્યારે જે ક્રાંતિકારી ફેરફારો થયા હતા તેવા જ ક્રાંતિકારી ફેરફારો હૉલોગ્રાફી જ્યારે ફોટોગ્રાફીનું સ્થાન લે છે ત્યારે જોવા મળે છે.

પ્રથમ તો ડિજિટલ હૉલોગ્રાફી વિકાસ પામી છે. હૉલોગ્રામ રેકર્ડ કરવાની પ્રણાલીગત ફોટોગ્રાફિક પદ્ધતિને બદલે CCD (Charged Couple Device) કૅમેરામાં ડિજિટલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે એને ‘ડિજિટલ હૉલોગ્રાફી’ કહે છે. એમાં હૉલોગ્રામમાં આલેખિત થયેલા પ્રતિબિંબની પુનર્રચના કરવાનું કાર્ય ડિજિટલ પ્રક્રિયા પ્રમાણે પ્રમાણભૂત કમ્પ્યૂટરથી થાય છે. પછી વસ્તુનું ત્રિપારિમાણિક પ્રતિબિંબ કમ્પ્યૂટરના અથવા ટી.વી.ના પડદા પર જોઈ શકાય છે.

કલાના ક્ષેત્રે પણ હૉલોગ્રામનો ઘણો ઉપયોગ થવા લાગ્યો. સાલ્વાડૉર ડલી(Salvador Dali)એ પ્રથમ વાર હૉલોગ્રાફીનો કલાક્ષેત્રે ઉપયોગ કર્યો હતો અને તે પછી ઘણાં પ્રદર્શનો કર્યાં હતાં.

લંડનમાં ડલીએ, લાકડાંની ફ્રેમમાં તારોથી વસ્તુઓને લટકાવી, તેનાં મૉડલો તૈયાર કર્યાં હતાં. આ ટૅકનિકથી પ્રતિબિંબોનું સંપાતપણું અને ઊંડાણના તફાવતો સમજી શકાય છે. તે પછી તો વધુ કાર્યક્ષમ ઇમલઝન પદ્ધતિને લીધે હૉલોગ્રામની ગુણવત્તા ઘણી જ સુધરી ગઈ. 2005 પછી ઘણા કલાકારોએ પોતાના સર્જનમાં હૉલોગ્રામનો ઉપયોગ કરવા માંડ્યો અને વેપારી ધોરણે પ્રદર્શનો પણ યોજ્યાં.

હૉલોગ્રાફીનો ઉપયોગ માનવમગજની કાર્યપદ્ધતિને સમજવામાં પણ થવા લાગ્યો. તેને મગજની હૉલોનૉમિક થિયરી કહે છે.

કાર્લ પ્રિબ્રામ (Karl Pribram) અને ડેવિડ બોહમ (David Bohm) નામના વિજ્ઞાનીઓએ મગજની કાર્યપદ્ધતિ માટેની હૉલોનૉમિક થિયરીનો વિકાસ કર્યો. એમાં હૉલોગ્રામના દરેક બિંદુમાં પ્રતિબિંબની માહિતી સંગ્રહ પામેલી હોય છે. તેથી હૉલોગ્રામનો એક નાનો ટુકડો પણ વસ્તુના સમગ્ર પ્રતિબિંબનો ખ્યાલ આપી શકે છે. આ વિચારને આધારે એમણે ચેતાકોષીય (neurological) તરંગોના વ્યતિકરણનો અભ્યાસ કર્યો. આમ એમણે માનવમગજની સ્મરણશક્તિમાં માહિતીનો સંગ્રહ કેવી રીતે થાય છે તેનો અભ્યાસ કર્યો.

મગજના દૃશ્ય બાહ્યક કોષો (visual cortex cells) અવકાશીય (spatial) આવૃત્તિનો જે રીતે સંગ્રહ કરે છે તેનું સુંદર વર્ણન ફૂરિયેર રૂપાંતરણ(Fourier transform)ની ઇનપુટ રચના કરે છે. હૉલોગ્રાફીના આ કાર્યકારી ગુણધર્મને આધારે તેના વિશાળ કાર્યને સમજવા માટે ‘હૉલોનૉમિક’ જેવો શબ્દપ્રયોગ કરવામાં આવે છે. આ દિશામાં થતું સંશોધન જીવનનાં અનેક રહસ્યોને પ્રકાશમાં લાવશે.

હૉલોગ્રામનો એક નાનો ટુકડો એક પુસ્તકાલયનાં પુસ્તકોની માહિતીનો સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તે પરથી વિચાર કરી શકાય કે માણસને જરૂરી એવી, વિશ્વની સર્વ જ્ઞાનમાહિતી ખિસ્સામાં રહેતી એક નાની ડાયરીમાં સમાઈ જશે.

ભવિષ્યમાં હૉલોગ્રાફીને આધારે ત્રિપારિમાણિક રંગીન ટી.વી. પણ વેપારી ધોરણે બજારમાં જોવા મળશે.

આવી બધી રીતે કલ્પના કરી શકાય કે હૉલોગ્રાફીના વિજ્ઞાનને આધારે જ્ઞાન-વિજ્ઞાન-તત્વજ્ઞાનની બધી જ માહિતી સરળતાથી થોડીક ક્ષણોમાં જ પ્રાપ્ત કરી શકાશે. આમ એ માનવજીવન-વિશ્વ અને બ્રહ્માંડનાં ઘણાં અકલ્પ્ય રહસ્યો અને ભેદો ખુલ્લાં કરી માનવજાતની અમૂલ્ય અને ઉત્કૃષ્ટ સેવા કરી શકશે.

સુમન્તરાય ભીમભાઈ નાયક