قام بهذه التجربة طلاب كلية العلوم قسم الكيمياء في الجامعة المستنصرية.

• أﺻﺎﻟﺔ ﻗﻴﺲ حاتم
• اﻳﺔ ﺣﺴﻦ فلح

صورة واحدة تتحول الى عالم ثلاثي الابعاد. قام مهندس من WORLD LABS بفتح مصدر أداة IMAGE-BLASER. وهي أداة لCLAUDE CODE تقوم بتحويل اي صورة الى بيئة ثلاثية الأبعاد كاملة مع مجسمات وفيزياء وصوت محيطي.



تخيل أنك تتعلم الاحياء عبر استكشاف خلايا ثلاثية الأبعاد مثل لعبة فيديو بدلاً من التحديق في رسمة داخل كتاب. مطور واحد بنى هذا بلضبط. الواجهة صممت بواسطة OPENAI GPT IMAGES 2، والبرمجة تمت بواسطة GOOGLE GEMINI 3.1 PRO.

الاستاذ: محمد يوسف كامل
الجامعة: المستنصرية

يستعرض هذا التقرير الأساس الفيزيائي والرياضي لتقنية الهولوغرام او ما يعرف بالتصوير التجسيمي، موضحاً كيف تختلف عن التصوير الفوتوغرافي التقليدي من خلال تسجيل سعة وطور موجات الضوء معاً والآلية التي تسمح بإعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد كاملة وعالية الدقة عبر ظاهرتي التداخل والحيود.
لفترة طويلة، اقتصر التصوير التقليدي على تسجيل شدة الضوء فقط أي السعة، مما ينتج صوراً ثنائية الأبعاد تفقد البُعد الثالث المتمثل في عمق الصورة. ومع ذلك في عام 1947 ابتكر الفيزيائي الهنغاري دنيس غابور (𝑫𝒆𝒏𝒏𝒊𝒔 𝑮𝒂𝒃𝒐𝒓) مفهوم الهولوغرافيا (وحاز بسببها على جائزة نوبل عام 1971). لكن التقنية لم تصبح واقعاً عملياً إلا في الستينيات بعد اختراع أشعة الليزر، والتي وفرت الضوء المترابط (𝑪𝒐𝒉𝒆𝒓𝒆𝒏𝒕 𝑳𝒊𝒈𝒉𝒕) اللازم لتحقيق هذه الظاهرة.

تعتمد الهولوغرافيا على مرحلتين أساسيتين: التسجيل وإعادة البناء.
أولاً: مرحلة التسجيل (𝑹𝒆𝒄𝒐𝒓𝒅𝒊𝒏𝒈 𝑷𝒉𝒂𝒔𝒆)

←في هذه المرحلة يتم تقسيم شعاع ليزر مفرد ومترابط إلى شعاعين بواسطة مجزئ الأشعة (𝑩𝒆𝒂𝒎 𝑺𝒑𝒍𝒊𝒕𝒕𝒆𝒓):

• الشعاع المرجعي (𝑹𝒆𝒇𝒆𝒓𝒆𝒏𝒄𝒆 𝑩𝒆𝒂𝒎): ينطلق مباشرة من المصدر عبر عدسات لتوسيع الشعاع نحو اللوح الهولوغرافي وهو المستشعر او الفيلم الحساس دون أن يصطدم بالجسم.
• شعاع الجسم (𝑶𝒃𝒋𝒆𝒄𝒕 𝑩𝒆𝒂𝒎): يسقط على الجسم المراد تصويره فينعكس الضوء عنه حاملاً تفاصيل تضاريسه وأبعاده اي معلومات الطور والسعة، ثم يتجه نحو اللوح الهولوغرافي.
• نمط التداخل (𝑰𝒏𝒕𝒆𝒓𝒇𝒆𝒓𝒆𝒏𝒄𝒆 𝑷𝒂𝒕𝒕𝒆𝒓𝒏): عندما يلتقي الشعاع المرجعي مع شعاع الجسم على اللوح يحدث تداخل بناء وهدام. يتم تسجيل هذا التداخل المعقد كميكرو-شفرة على الفيلم، وهو ما يسمى بالهولوغرام. لو نظرت إلى اللوح بالعين المجردة فلن ترى سوى خطوط وبقع عشوائية.
ثانياً: مرحلة إعادة البناء (𝑹𝒆𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏 𝑷𝒉𝒂𝒔𝒆)

لإظهار الصورة يتم تسليط الشعاع المرجعي وحده وبنفس الزاوية والطول الموجي الأصلي على اللوح الهولوغرافي المسجل.
• الحيود (𝑫𝒊𝒇𝒇𝒓𝒂𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏): يعمل نمط التداخل المسجل على اللوح كشبكة حيود (𝑫𝒊𝒇𝒇𝒓𝒂𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏 𝑮𝒓𝒂𝒕𝒊𝒏𝒈) معقدة جداً. عندما يمر الشعاع المرجعي من خلالها ينحرف الضوء بطريقة تعيد إنتاج جبهة الموجة الأصلية (𝑾𝒂𝒗𝒆𝒇𝒓𝒐𝒏𝒕) التي انعكست عن الجسم تماماً فيرى الناظر صورة ثلاثية الأبعاد تسبح في الفضاء بكامل عمقها وتغير زواياها (𝑷𝒂𝒓𝒂𝒍𝒂𝒙).

رياضياً، يمكن وصف جبهات الموجات الضوئية كأعداد مركبة (Complex Numbers) تمتلك سعة وطوراً.
لنفرض أن دالة الموجة لشعاع الجسم عند لوح التسجيل هي 𝑶، ودالة الموجة للشعاع المرجعي هي 𝑹
𝑶 = |𝑶| 𝒆^{𝒊𝝋_𝑶}
𝑹 = |𝑹| 𝒆^{𝒊𝝋_𝑹}
حيث |𝑶| و |𝑹| يمثلان السعة اي الشدة، و 𝝋𝑶 و 𝝋𝑹 يمثلان الطور اي لعمق والاتجاه.

← معادلة الشدة المسجلة (𝑰𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒕𝒚):
الفيلم الفوتوغرافي الحساس يسجل الشدة الكلية الناتجة عن تداخل الموجتين والتي تحسب بمربع القيمة المطلقة لمجموعهما:
𝑰 = |𝑹 + 𝑶|²= (𝑹 + 𝑶)(𝑹* + 𝑶*)

حيث * تعني المرافق المركب (𝑪𝒐𝒎𝒑𝒍𝒆𝒙 𝑪𝒐𝒏𝒋𝒖𝒈𝒂𝒕𝒆).الحدين الأخيرين (𝑹*𝑶 و *𝑹𝑶) هما اللذان يحتويان على معلومات التداخل للطور والسعة معاً.

← معادلة إعادة البناء (𝑹𝒆𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏):
عندما نقوم بتحميض اللوح تصبح نفاذية الفيلم (𝑻𝒓𝒂𝒏𝒔𝒎𝒊𝒕𝒂𝒏𝒄𝒆) متناسبة مع الشدة المسجلة I. ولإعادة بناء الصورة نضيء اللوح بالشعاع المرجعي 𝑹:
𝑬_𝒐𝒖𝒕 = 𝑹 × 𝑰 = 𝑹( |𝑹|² + |𝑶|² ) + |𝑹|²𝑶 + 𝑹²𝑶*
عند تحليل الحدود الناتجة:
الحد 𝑹( |𝑹|² + |𝑶|² ) : يمثل الشعاع المار مباشرة دون انحراف (𝒁𝒆𝒓𝒐-𝒐𝒓𝒅𝒆𝒓 𝒃𝒆𝒂𝒎).
الحد 𝑹|²𝑶| : بما أن ²|𝑹| هو قيمة حقيقية ثابتة فإن هذا الحد يمثل الموجة الأصلية للجسم 𝑶 بدقة، وهو ما يشكل الصورة الافتراضية ثلاثية الأبعاد (𝑽𝒊𝒓𝒕𝒖𝒂𝒍 𝑰𝒎𝒂𝒈𝒆) التي نراها خلف اللوح.
الحد *𝑹²𝑶 : يمثل الموجة المرافقة والتي تشكل صورة حقيقية (𝑹𝒆𝒂𝒍 𝑰𝒎𝒂𝒈𝒆) مشوهة في الفضاء أمام اللوح.

𝟏. 𝑮𝒂𝒃𝒐𝒓, 𝑫. (𝟏𝟗𝟒𝟖). 𝑨 𝑵𝒆𝒘 𝑴𝒊𝒄𝒓𝒐𝒔𝒄𝒐𝒑𝒊𝒄 𝑷𝒓𝒊𝒏𝒄𝒊𝒑𝒍𝒆. 𝑵𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆, 𝟏𝟔𝟏, 𝟕𝟕𝟕-𝟕𝟕𝟖.
𝟐. 𝑳𝒆𝒊𝒕𝒉, 𝑬. 𝑵., & 𝑼𝒑𝒂𝒕𝒏𝒊𝒆𝒌𝒔, 𝑱. (𝟏𝟗𝟔𝟐). 𝑹𝒆𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒆𝒅 𝑾𝒂𝒗𝒆𝒇𝒓𝒐𝒏𝒕𝒔. 𝑱. 𝑶𝒑𝒕. 𝑺𝒐𝒄. 𝑨𝒎, 𝟓𝟐, 𝟏𝟏𝟐𝟑.
𝟑. 𝑮𝒐𝒐𝒅𝒎𝒂𝒏, 𝑱. 𝑾. (𝟐𝟎𝟎𝟓). 𝑰𝒏𝒕𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒕𝒐 𝑭𝒐𝒖𝒓𝒊𝒆𝒓 𝑶𝒑𝒕𝒊𝒄𝒔. 𝑹𝒐𝒃𝒆𝒓𝒕𝒔 & 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒏𝒚.