C %od00teL
nederlands geodetisch tijdschrift
Thomas Young, „Grootvader van de
Holografie"
door R. L. van Renesse, werkzaam bij de Technisch Physische Dienst TNO-TH,
Delft.
Holografie is een techniek om ruimtelijke beelden te scheppen. Voor de vervaardiging van een „holo
gram" is coherent licht noodzakelijk, d.w.z. licht afkomstig van een puntlichtbron met een zeer
nauwe spectraalband. In het algemeen gebruikt men lasers als puntlichtbron, daar deze een hoge
coherentie paren aan een groot uitgangsvermogen.
In een holografische inrichting wordt de fotografische plaat getroffen door twee bundels; één is
direct afkomstig van de puntbron (de referentiebundel), de ander wordt gevormd door de diffuse ver
strooiing van het laserlicht door het te holograferen object (de objectbundel). De interferentie tussen
de lichtgolven van deze beide bundels veroorzaakt een fijn interferentiepatroon, dat in de foto
grafische plaat wordt vastgelegd. Wanneer wij deze fotografische opname het hologram onder
de juiste verlichting waarnemen, ontvouwt zich een ruimtelijk beeld van het oorspronkelijke object,
de reconstructie.
1. Het principe van de superpositie van golven
Dennis Gabor (1900 -1979) wordt wel de „vader van de
holografie" genoemd; de geniale Engelse arts en natuur
kundige Thomas Young (1773-1329) mag echter, naar
ik meen, wel als de „grootvader van de holografie" wor
den beschouwd.
Youngs theorie van de superpositie van golven is zo fun
damenteel voor het begrip van de verschijnselen van de
interferentie van lichtgolven, dat wij ons door middel van
zijn theorie en de door hem verrichte proeven een goed
beeld van het principe van de holografie kunnen vor
men. Daarbij komt, dat zijn proeven de charme van
schoonheid en eenvoud hebben; een eenvoud die het
ieder mogelijk maakt deze proeven te herhalen; een
schoonheid die noodt tot verder experimenteren met de
fraaie verschijnselen van buiging en interferentie.
De geschiedenis begint in november 1801, wanneer
Young zijn Bakerian Lecture „On the theory of light and
colours" houdt, waarin hij het principe van de super
positie van golven, interferentie, ontvouwt1) [1]2).
Met breedvoerige citaten van Newton tracht Young zich
te vrijwaren tegen de beschuldiging van „ketterij" die
zijn golftheorie van het licht mogelijk zal oproepen. Im
mers, Newton had zijn autoriteit achter de deeltjestheo
rie geplaatst, hoewel veel van zijn uitlatingen een zekere
„golfdeeltjes ambivalentie" niet kan worden ontzegd.
Zo rotsvast is in de tijd van Young Newtons idee van het
licht als deeltjesverschijnsel gevestigd, dat Young zijn
opponerende lezing meent te moeten besluiten met de
vleiende zinsnede: „De verdiensten van de auteur (New
ton) op het gebied van de natuurwetenschap staan in
1) Hoewel Christiaan Huygens (1629-1695) de golftheorie van het
licht vestigde, kon deze niet alle bekende verschijnselen verkla
ren, evenmin als de ,,golfdeeltjes"-theorie van zijn tijdgenoot
Isaac Newton (1634-1727) dat kon. De felle strijd tussen de aan
hangers van beide theorieën werd eerst beslecht dank zij het ex
perimentele en theoretische werk van Thomas Young.
2) De nummers [1] t.m. [9] verwijzen naar „Bronnen" op p. 265.
NGT GEODESIA 83
hun grootte buiten iedere mededinging of vergelijking;
zijn optische ontdekking van de samenstelling van het
witte licht alleen al zou zijn naam onsterfelijk hebben ge
maakt; en juist de argumenten die leiden tot de omver
werping van zijn stelsel, leveren de sterkste bewijzen van
de bewonderenswaardige nauwkeurigheid van zijn expe
rimenten".
Inderdaad resulteren Youngs eerste berekeningen van
de golflengte van het licht uit Newtons nauwkeurige
waarnemingen aan de interferentieverschijnselen in dun
ne luchtlagen tussen glasplaten, kleurige verschijnselen
die wij thans onder de naam „Newtonringen" kennen
(fig. 1, p. 258). Young berekent uit Newtons waar
nemingen voor de verschillende spectraalkleuren de cor
recte golflengte en de daarbij passende trillingsgetallen.
De berekende golflengten zijn zo klein (bijv. groen
0,0000211 inch) en de trillingsfrequenties zo hoog (het
zelfde groen: „584 millions of millions"), dat Young zijn
toevlucht neemt tot een gelijkenis om een dergelijk on
voorstelbaar en onwaarschijnlijk verschijnsel binnen het
voorstellingsvermogen te brengen: „De absolute fre
quentie uitgedrukt in cijfers is te groot om er een duide
lijk denkbeeld van te vormen, maar kan beter worden
voorgesteld door een vergelijking met geluid. Als een te
nor c-snaar veertig maal achtereen in tweeën zou kun
nen worden gedeeld, en dan tot trillen zou worden ge
bracht, dan zou deze een geelgroen licht voortbren
gen. Dat de snaar, na al deze delingen, tenslotte de
afmeting van een atoom heeft aangenomen, trekt helaas
de gelijkenis weer in het onwaarschijnlijke.
Van het transversale karakter van lichtgolven tegenover
het longitudinale karakter van geluidsgolven zal Young
overigens pas 15 jaar later een vermoeden krijgen, terwijl
het elektromagnetische karakter van straling eerst in
1865 door Maxwell zal worden onthuld. Voor een begrip
van Youngs interferentieproeven is dit echter van geen
belang. Met deze fundamentele bijdrage van het prin
cipe van de interferentie van lichtgolven verschaft
Young de golftheorie een fraaie ondersteuning.
257
