Holographie eines Lautsprechers

[rofl022]

Hallo einmal an alle,
ich wollte für meine Facharbeit die schwingende Membran eines Lautsprechers mithilfe eines Hologramms analysieren. Geht das prinzipiell, oder gäbe es da Probleme?
Mein Anstoss war, dass in der Industrie mithilfe von Hologramm-Doppelbelichtung die Schwingungen von Motoren und Getrieben untersucht, da alle Punkte, die sich während der Aufnahme bewegen, schwarz erscheinen, während alle anderen Punkte farbig bleiben. Dasselbe wollte ich dann auch mit einem Lautsprecher, den ich mit verschiedenen Frequenzen füttere, anstellen.
Ich wollte das ganze mit einem Reflexionsholo machen, wobei dieses auch bei Aufnahmen von Münzen, Uhren und Schrauben brauchbare bis sehr gute Ergebnisse geliefert hat. Jedoch ist bei der Aufnahme des Lautsprechers nichts auf dem Film zu sehen. Woran könnte das liegen?
Verwendeter Laser: 5mW He-Ne-Laser, Belichtungszeit ~ 10-15 sek., Film leider nicht identifizierbar, da älteren Datums.
Könnte mir jemand bei der Fehlersuche helfen? Ich hätte evtl. auch Zugriff auf neue PFG01-Platten, mit denen ich jedoch noch keine Erfahrung habe.
Danke,
rofl022

[andythemechanic]

Hallo einmal an alle,
ich wollte für meine Facharbeit die schwingende Membran eines Lautsprechers mithilfe eines Hologramms analysieren. Geht das prinzipiell, oder gäbe es da Probleme?
Mein Anstoss war, dass in der Industrie mithilfe von Hologramm-Doppelbelichtung die Schwingungen von Motoren und Getrieben untersucht, da alle Punkte, die sich während der Aufnahme bewegen, schwarz erscheinen, während alle anderen Punkte farbig bleiben. Dasselbe wollte ich dann auch mit einem Lautsprecher, den ich mit verschiedenen Frequenzen füttere, anstellen.
Ich wollte das ganze mit einem Reflexionsholo machen, wobei dieses auch bei Aufnahmen von Münzen, Uhren und Schrauben brauchbare bis sehr gute Ergebnisse geliefert hat. Jedoch ist bei der Aufnahme des Lautsprechers nichts auf dem Film zu sehen. Woran könnte das liegen?
Verwendeter Laser: 5mW He-Ne-Laser, Belichtungszeit ~ 10-15 sek., Film leider nicht identifizierbar, da älteren Datums.
Könnte mir jemand bei der Fehlersuche helfen? Ich hätte evtl. auch Zugriff auf neue PFG01-Platten, mit denen ich jedoch noch keine Erfahrung habe.
Danke,
rofl022

hi rofl,

ich bin auf dem Gebiet zwar kein Experte würde aber bei 10-15sek Belichtungszeit an einem bewegten Teil kein Hologramm erwarten. Damit das was würd müsste es ja am Lautsprecher Bereiche geben die auf +-lambda/4 oder so ruhig bleiben. bewegen sich alles mehr als das wird man einfach über alle Interferenzen mitteln und das Ergebnis ist dann wohl eher Matsch. Ich könnte mir vorstellen das es mithilfe einer Abbildung der Lautsprechermembran auf eine CCD-Kamera klappen könnte, wenn man die Belichtungszeit der CCD kurz genug macht.

Grüße
Andreas

[Dr.Ulli]

Doch! Das geht sogar ganz gut und zwar genau wie es rofl022 schreibt:
da alle Punkte, die sich während der Aufnahme bewegen, schwarz erscheinen, während alle anderen Punkte farbig bleiben.

Das nennt sich "Zeitmittelungs-Holografie" - hab ich auch schonmal versucht, aber keine schönen Schwingungzustände bei dem verwendeten (wohl zu kleinem) Lautsprecher gefunden:

Lautsprecher.jpg

Man kann mal grad so erahnen, wo Bäuche und Knoten der Schwingung sind...
(Das Holo ist 30 Jahre alt - daher so verschmiert und zerkratzt...)

Ich könnte mir vorstellen, dass du die Probleme hast, weil alles rappelt...der Korb muss gut befestigt sein und es darf nicht zu laut gemacht werden, damit nur die Membran schwingt...und dann mal die Frequenzen durchtesten - mit Sinusgenerator.
Es reicht ja immer ein kleiner Schnipsel für den ersten Test...und erstmal mit ruhigem Lautsprecher die Belichtungszeit fürs Optimum ermitteln...
Viel Glück! (und Geduld!)

Edit:
Wenn es gut klappt, kann das Ergebnis so aussehen:
(Aus dem Büchlein "Holografie", geschrieben 1982 von meinem Bruder Hermann-Josef und mir...in manchen Uni-Bibliotheken verfügbar - z.B. Duisburg)

Zeitmittelung.jpg

[rofl022]

Hallo,
danke für die rasche Antwort. Mich würde es eher interessieren, ob das Problem darin liegt, dass der Lautsprecher zu wenig reflektiert. Ich habe das Ding jetzt einmal mit Silberfarbe angestrichen und direkt auf den Film gelegt. Dabei habe ich ein sehr schwaches Holo erhalten, wobei im Vergleich die Münzen und sonstigen metallischen Gegenstände deutlich heller und besser erkennbar waren.
Könnte der Wechsel auf einen anderen Untergrund (Platten PFG-01, jetzt: anscheinend ca. 10 Jahre alter Film) das Problem beheben?
Ich müsste mich halt neu einarbeiten.
Edit: Wie groß sollte denn der Lautsprecher sein, damit man verwertbare Ergebnisse bekommt?
Danke,
Gruß,
rofl022

[floh]

Altes Material braucht erfahrungsgemäss viel mehr Licht. Das merkst du aber spätestens beim entwickeln am Schwärzungsgrad. Man kann mit einer 1-2%igen TEA Lösung den Film wieder etwas sensibler machen. Manchmal reicht auch dest. Wasser aus. Einfach mal eine halbe Stunde im dunkeln einlegen und danach (natürlich im dunkeln) vorsichtig trocknen.
Es gibt allerdings auch Unterschiede in der Endhelligkeit der Materialien. Ganz genial hell werden Ultimate-8 Platten. Die vertragen auch ziemlich dunkle Objekte noch sehr gut. Trotzdem gilt: je heller das Objekt, desto besser. Weiss oder ein matter Silberspray macht sich ziemlich gut.
Ich vermute mal dein Lautspecher hat sich einfach zu stark bewegt und vielleicht auch noch den Film mit in Schwingung gesetzt. Dann ist natürlich Essig mit Hologramm...

[rofl022]

Hallo,
wenn ich das Ding entwickle, dann kommt es ja auch auf die Dauer des Films im Entwickler (Hier: Tetenal Documol) an, oder nicht? Gibt es hier denn auch eine Formel, wie lange der Film bzw. die Platte unter Wasser bleiben sollte?
Ach ja, macht es etwas, wenn das Holo länger in der Bleiche bleibt?
Wie lange sollte ich denn eigentlich belichten (Sowohl den alten Film, als auch die neuen Platten PFG-01, verwendeter Laser: 5 mW, Durchschnittliche Energiemenge auf dem Objektiv: 20 - 30 Mikrowatt)?
Sind mit PFG-01 bessere Ergebnisse zu erwarten?
Danke,
Gruß,
Roland

[Dr.Ulli]

Mit Documol hab ich´s auch mal probiert - fand die Ergebnisse aber eher schlecht bis geht garnicht...
Zur Entwicklung hab ich einen Pyrogallol-Entwickler genommen (ich schick mal das Rezept per PM), andere machen das mit Vitamin C...(ich hatte aber noch die Agfa-Filme/Platten, die es leider nicht mehr gibt). Etwas länger in der Bleiche sollte wohl nicht schaden...der Film soll ja transparent werden.
Für die Ermittlung der Belichtungszeit habe ich immer erst eine Belichtungsreihe mit kleinen Schnipseln gemacht. Die hängt ja vom Gegenstand und den Geometrien ab.

(Wieso steht als Uhrzeit bei deinem Post eigentlich schon Fr. 12:xxh??? Lebst du in der Zukunft? )

[rofl022]

Hallo,
ich verwende auch noch die AGFA-Filme, wobei ich bis jetzt noch keine Tests zur Belichtung durchgeführt habe.
Betreffend Uhrzeit: Ich stelle öfters meine Windows-Uhr um, sodass diese jetzt wohl noch verstellt ist.
Danke,
Gruß,
rofl022

[adminoli]

Hi,

sehr komisch, eigentlich hast du auf die Uhrzeit des Postings gar keinen Einfluss, da die Zeit vom Server herangezogen wird und nicht irgendeine lokale PC-Zeit. Aus meiner Sicht passt das Posting mit 00:10 Uhr am 10.09.2010.

PS: Noch ein Test....Beim Schreiben des Postings war meine lokale Zeit 20:53 am 9.9.2010.

Gruß
Oliver

[rofl022]

Hallo,
ich habe jetzt mal eine Belichtungstestreihe durchgeführt, mit 10, 20 und 30 sek Belichtung. Ist es normal, dass das Holo dann erst nach dem Trocknen erscheint? Ich sehe nämlich noch nichts. Oder sollte ich noch etwas länger belichten?
Danke,
Gruß,
rofl022

[rofl022]

Hallo, noch eine andere Frage: Wie kann ich denn die Tiefenschärfe nennenswert erhöhen?
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

Also ich finde 10s schon eine recht lange Belichtungszeit! Es kommt natürlich drauf an, wie weit dein Laser aufgeweitet ist. Ich hatte DINA4 schön ausgeleuchtet (Denisjuk Aufbau), aber niemals 10s lang belichtet...
Versuch doch mal ab 1s....

Und ja - es ist ganz normal, dass das Holo erst nach dem Trocknen "erscheint" (ich dachte, du hättest schon Holos gemacht - liest sich jedenfalls so in deinem ersten Post).

"Tiefe" des Holos: Hängt von der Kohärenzlänge des Lasers ab...und wie gut du ausleuchten kannst....beim 5mW HeNe, linear polarisiert, kann man wohl nicht viel mehr als 20 bis 30cm erwarten...

@aminoli Zur Uhrzeit: Das kann man doch bei den "personal settings" einstellen...(ob man in Amerika oder Europa sitzt)...

[floh]

Als Entwickler für PFG-01 hat sich Pyrogallol oder CW-C2 gut bewährt. Auch die alten AGFA kommen damit sehr gut. Beide Rezepte sind auf meiner Page zu finden.

http://www.hologramm.ch.vu

[rofl022]

Hallo,
laut meinen Testreihen reichen ca. 12 sek für eine Münze oder ein metallisches Objekt direkt auf dem Film platziert aus, 20 sek für den Lautsprecher, mit Silberfarbe bestrichen,
Hologröße war ca. 5x5 cm.
Die jetzige Tiefenschärfe mit dem Aufbau war bei max. 0,5 mm. Wie kann ich das verbessern?
Danke,
Gruß,
rofl022

[rofl022]

Edit zum vorherigen Beitrag:
Mit stark reflektierenden Gegenständen (Münze) geht die Schärfe bis ca. 3 mm.
Gruß,
rofl022

[floh]

Mit was für einer Lampe betrachtest du die Hologramme? Je kleiner die Lichtquellen und je weiter weg sie ist desto schärfer wird es. Die üblichen 5mW HeNe haben mit einigen cm Tiefe kein Problem.

[rofl022]

Hallo,
ich sehe die Hologramme bis jetzt immer nur durch Reflektion des Deckenlichts. Aber wenn ich das ganze durch eine entsprechende Verbesserung der Lampe besser sehen kann, wäre das super.
Ach ja, könntest du mir bitte noch das Rezept für den Vitamin-C-Entwickler via PM schicken?
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

ich sehe die Hologramme bis jetzt immer nur durch Reflektion des Deckenlichts.

ne "normale" Glühbirne??? Üblicherweise nimmt man zur Beleuchtung einen Halogen-Spot (siehe mein Bild oben) - oder Sonne...
Je "punktförmiger" die Beleuchtung, desto besser.... idealerweise sollte die Geometrie des Referenzstrahls erreicht werden.

[rofl022]

Hallo,
danke für die Antwort.
Ich wollte jetzt mal versuchen, den Lautsprecher mithilfe eines Reflexhologrammaufbaus zu holografieren. Gibt es da bestimmte Sachen zu beachten, oder Tipps dafür?
@Dr. Ulli: Könntest du mir evtl. noch das Rezept für den Vitamin-C-Entwickler für die AGFA-Filme zusenden? Am besten via PN, da E-Mail derzeit nicht funktioniert.
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

@Dr. Ulli: Könntest du mir evtl. noch das Rezept für den Vitamin-C-Entwickler für die AGFA-Filme zusenden?

Tut mir leid, das hab ich nicht!
Ich hab immer mit Pyrogallol entwickelt...gibt so schöne helle Holos...und gleich in grün wenn mit HeNe aufgenommen...(wenn man nicht vor- oder nachbehandelt mit "Quellmaterialien" - und daher besonders gut für Pulsholos mit Rubinlaser geeignet)

Als Aufbau für deine Zeitmittelungsholos würde ich den simplen Denisjuk Aufbau empfehlen...(Laser->Mikroskopobjektiv (40x)->"Pinhole" (ca.30µm)->Film->Objekt) kein Strahlteiler nötig und gleich Reflexionsholos und zudem sehr stabil weil wenig Optik...

[rofl022]

Hallo Dr. Ulli,
danke für die Antwort.
Bei mir sind noch ein paar Fragen aufgetaucht:
Ich hätte als Minimum ein Pinhole von ca. 300µm zur Verfügung. Würde das auch ausreichen?
Mit welchen Frequenzen sollte ich beim Lautsprecher am besten arbeiten (1 Hz, 10 Hz, 1 kHz)?
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

Hallo,
ich glaube nicht, dass 300µm reichen...denn du musst ja eine "Raumfilterung" des Brennpunkts deiner Linse vornehmen, um einen sauberen Lichtkegel zu bekommen. Nach Abbé wirkt eine Linse wie ein "fouriertransformierendes" optisches Element...dass soll heissen...Unregelmäßigkeiten der Linse (Kratzer, Staub usw....) werden je nach der Strukturgröße neben dem Beugungsscheibchen (das die "0-te Ordnung" darstellt - also ohne Strukturinformation ist - und daher "sauber") "abgebildet"...je feiner die Struktur, desto weiter weg von der 0-ten Ordnung. Grobe Strukturen machen aber gerade den Intensitätsverlauf im Lichkegel platt...also muss man ausrechen, wie groß das Beugungsscheibchen bei gegebener Linse ist (D=2,44*f*Lambda/d(Linse)) - und nur etwas größer sollte der Durchmesser des Pinhole sein.
http://de.wikipedia.org/wiki/Beugungsscheibchen

Beim Mikroskopobjektiv 40x von mir haben sich so um die 30µm (max. 50µm) bewährt. Übrigens habe ich mir das "Pinhole" selbst gemacht: Mit einer möglichst spitzen Nadel in schön glatte Alufolie reinpieksen...nicht zu stark.
Den erreichten Lochdurchmesser kann man dann durch eine Abbildung bestimmen: Mit dem Objektiv in einem gegebenen Abstand ein Bild des Lochs projezieren - aus den Abständen und der Bildgröße kann man dann die Objektgröße ausrechnen (Abbildungsgleichung)
http://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung

Hoffe, das hilft....

Mit den Frequenzen...das musst du selbst ausprobieren....immer mit nem Schnipsel Film ein kleines Holo machen - möglichst großer Abstand Objekt-Film - dann sind die Schnipsel wie kleine Fensterchen...(das ist ja die tolle Eigenschaft der Holos)

Wenn´s dann ein schönes Muster gibt - ein richtiges Holo machen

Da denk ich aber: vielleicht wäre es besser eine Metallplatte oder sonstwas zu Resonanzschwingungen anzuregen...beim Lautsprecher versucht man ja gerade, Resonanzen zu vermeiden...oder einen Lautsprecher bei höheren Frequenzen betreiben, für die er gedacht ist - denn dann bilden sich wie bei dem Bild oben bei meinem Post - die "Resonanzfiguren" (Partialschwingungen") aus...
http://de.wikipedia.org/wiki/Partialschwingung

Gruß!
Und viel Erfolg!

[rofl022]

Korrektur zu den obigen Angaben: Mein Laser schafft leider keine 5 mW, sondern maximal 1. Inwiefern müsste ich dann mit den Belichtungszeiten hochgehen? Woran merke ich es eigentlich, wenn ich über- bzw. unterbelichtet habe, sodass ich nicht alle Schuld dem Entwickler bzw. Bleicher zuschreibe?
Zu den Pinholes: 300µm bringt leider nicht die gewünschte Verbesserung, wenn es auch teilweise die Tiefenschärfe etwas verbessert .
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

Hast du meinen Post gelesen??? Klar gehen 300µm Pinhole nicht!
"Tiefenschärfe" (dieser Ausdruck ist nicht passend - ein Holo ist kein Mikroskop oder ne Kamera!!!) verbessert???? Quatsch!
siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefensch%C3%A4rfe

Die mögliche sichtbare Tiefe des Holos hängt von der Kohärenzlänge des Lasers ab!

Wenn der Film beim Entwickeln nicht dunkel wird -zu kurz belichtet - wenn er zu dunkel wird - zu lange belichtet...das kann aber auch von der Dauer im Entwicklerbad abhängen...
Also Probieren und Studieren...Belichtungreihen bei gleichen Entwicklungsbedingungen machen, oder Dauer der Entwicklung bei gleichen Belichtungszeiten durchtesten...kurz gesagt: SYSTEMATISCH vorgehen....und Geduld, Geduld, Geduld.
Es ist halt nicht alles so einfach, wie es zunächst aussehen mag.

[rofl022]

Hallo Dr. Ulli,
ich hätte jetzt die Möglichkeit, industrielle Pinholes zu bekommen. Welche Größen wären denn da für Holographie geeignet?
Ich würde sie über Thorlabs bekommen.
Kannst du mir da was empfehlen?
Danke,
Gruß,
rofl022

[Dr.Ulli]

Lese meinen vorletzten Post! Dann kannst du selbst ermitteln, was du brauchst.

[AndyAndy]

Hallo Dr. Ulli,
ich finde es toll, wie ausführlich und gelassen(siehe Pinhole) du auch Neulingen alles erklärst.
Also erstmal ganz dickes Lob für deine Hilfe.
Ich hoffe ich kann die nächsten Monate auch ab und zu eine Frage hier stellen da ich auch plane Hologramme zu erstellen.
Zuvor muss ich mir noch Film usw. besorgen. Empfiehlt ihr hier filmotec? oder topag?
Ah, die seite von Floh http://www.bastelkeller.ch/holo/pages/home.php
ist natürlich auch schonmal ein super Einstieg.

Gruß von Andy

[Dr.Ulli]

Vielen Dank für das Lob!

Mit den Filmen, die du nennst, kenn ich mich nicht aus - ich hab immer Agfa-Material genutzt (gibts aber leider nicht mehr).
Vielleicht weis Floh da mehr?

[floh]

PFG01 von Slavich bietet sich hier an. Gibt es über Topag bzw. den Shop auf der Seite von Slavich. Das Material ist relativ gutmütig und nicht allzu teuer. Für höhere Qualität sollten es dann aber schon Platten sein.

[rofl022]

Hallo,
vielen Dank für die Antwort, ich hab den letzten Post leider wirklich anfangs nur überflogen.
Ich verwende jetzt eine 20µm-Lochblende mit einem 40-fach vergrößernden Mikroskopobjektiv. Bei der Belichtung einer Kette wird diese jedoch nun stark verzerrt dargestellt. Als Vergleich bei der normalen Fotografie: So, als wenn sich das Objekt während der Aufnahme bewegt.
Woran kann das liegen?
Vielen Dank,
Gruß,
rofl022

[AndyAndy]

Hallo roflo22,

Ich verwende jetzt eine 20µm-Lochblende mit einem 40-fach vergrößernden Mikroskopobjektiv. Bei der Belichtung einer Kette wird diese jedoch nun stark verzerrt dargestellt. Als Vergleich bei der normalen Fotografie: So, als wenn sich das Objekt während der Aufnahme bewegt.

Ich bin da ein Anfänger aber WO wird die Kette "stark verzerrt" dargestellt? Im fertigen(belichtet,entwickelt,gebleicht,getrocknet) Hologramm? Du willst Denisyuk Hologramme machen, richtig? Ich denke die Profis hier können dir viel besser helfen, wenn du ein Bild deines Aufbaus machst und zeigst. Eine frei hängende Kette wäre ja auch schwer "stabil" zu bekommen.

1mW He-Ne-Laser, Belichtungszeit ~ 10-15 sek. stimmt noch aus deinem ersten Post? Viel Erfolg, Gruß Andy

[floh]

Ja, Skizze oder Foto vom Aufbau sind Hilfreich. Auch Fotos vom Ergebnis wo man das Problem sieht.
Bitte die Bilder so erstellen, dass man die nötigen Infos daraus auch nach verkleinerung auf 640*480 oder von mir aus 800*600 noch sehen kann. Dann im Forum hochladen (max. Grösse 800*600).

[rofl022]

Hallo,
ein Foto vom Aufbau ist hochgeladen, leider konnte ich aber keine sinnvollen Aufnahmen meines Holos machen (Evtl. morgen).
Vielen Dank,
Gruß,
rofl022

[rofl022]

@Andy:
Mittlerweile hab ich die Belichtungszeit auf ca. 27 sek. erweitert, da ich ein Pinhole verwende, das das Licht etwas schwächt.
Der Laser hat jedoch immer noch nur 1mW.
Gruß,
rofl022

[rofl022]

@all:
Zum Thema Verzerrung: Die Kette erscheint teils doppelt, teils einfach langgestreckt, so wie oben im Falle des Fotoapparates erwähnt.
Gruß,
rofl022