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Introduction à l'holographie

  Nous savons que deux ondes lumineuses issues d'une même source peuvent être déphasées si elles n'ont pas suivi le même chemin. Cette notion de déphasage entre deux ondes est à la base du phénomène d'holographie. Nous allons voir comment ce phénomène peut s'expliquer, avant de voir comment l'utiliser pour stocker des informations.
  Le principe de l'holographie a été énoncé en 1947 par Denis Gabor, mais comme il nécessite d'avoir une source de lumière cohérente, il n'a été mis en pratique qu'en 1963 avec l'arrivée du Laser.
  Si l'oeil humain ne peut voir que l'intensité d'une onde lumineuse, il peut voir les résultats du déphasage entre deux ondes, même s'il ne peut pas voir la phase d'une onde. La création d'un hologramme consiste à enregistrer le déphasage entre deux ondes, une onde de référence et une onde dite objet. Prenons le montage suivant : (source : Grand Larousse en 5 volumes)

  Un faisceau Laser est séparé en deux avec une lame séparatrice, afin d'avoir une onde de référence et une onde objet. L'onde de référence va nous servir comme référence des phases, et l'onde objet va aller éclairer l'objet dont on souhaite obtenir un hologramme, pour ensuite se réfléchir et aller créer des interférences avec l'onde de référence sur le substrat, une plaque sensible qui va enregistrer le déphasage entre les deux ondes pour créer l'hologramme. En effet, comme l'onde de référence et l'onde objet, qui sont issues de la même source de lumière cohérente, ne vont pas parcourir le même trajet, elles ne vont pas arriver en même temps sur le substrat, il y aura donc un déphasage entre ces deux ondes. Ce déphasage sera directement lié à la forme de l'objet que l'on cherche à holographier. On se rend ainsi compte qu'un hologramme va nous permettre d'obtenir une image respectant la forme de l'objet, mais pas sa couleur. Il existe des laboratoires travaillant à la construction d'hologrammes respectant la forme et la couleur des objets, mais ce n'est pas ce qui nous intéresse ici.
  Pour la restitution de l'image holographique, il suffit simplement d'éclairer l'hologramme avec l'onde de référence, comme indiqué sur la montage suivant : (toujours issu du Grand Larousse en 5 volumes)

  Si le Laser qui a servi à l'enregistrement de l'hologramme émet un rayonnement dans le domaine du visible (par exemple un Laser rouge), alors il est possible d'obtenir une restitution de l'hologramme en l'éclairant à la lumière du Soleil. En effet, le spectre lumineux de la lumière du Soleil contient entre autres toutes les longueurs d'onde visibles par l'oeil humain, y compris le rouge de notre Laser par exemple. C'est pourquoi les hologrammes présents sur les cartes bancaires par exemple sont visibles à la lumière du Soleil, car cette lumière contient aussi la longueur d'onde du Laser utilisé à la création de cet hologramme. Par contre, si un hologramme est éclairé avec une lumière monochromatique d'une longueur d'onde différente de celle du Laser utilisé pour l'enregistrement, ou alors éclairé par une lumière contenant plusieurs longueurs d'onde mais pas au moins celle du Laser utilisé, alors, il ne sera pas possible de voir l'image holographique.
  L'holographie est donc un procédé d'enregistrement d'une image complétement différent de la photographie. On ne s'intéresse plus à l'intensité de la lumière, mais à sa phase ou plutôt à son déphasage par rapport à une référence. Un lien vers une vidéo montrant un peu cela est disponible dans la page suivante.