全息照相应用

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1、全息照相的应用   盖伯在发明全息不久,就指出它的三个方面的应用前景,即全息光学元件、全息干涉计量和全息信息存储。随着激光器的问世，这三方面都获得了不同程度的发展同时又扩展到全息立体显示、全息变换、特征识别等方面。目前全息术在科技、文化、工业、农业、医药、艺术、商业及军事等领域都得到了一定程度的应用。但由于种种技术上原因，最有效的应用仍是全息干涉计量和全息光学元件制作。现就几个方面的应用作一简单介绍。   一、制作全息光学元件   根据全息原理可制成全息光栅、全息透镜、全息扫描器等多种光学器件。它们的共同优点是重量轻，因为全都是一种薄系统；且可以在同一张底片上记录多个全息图，得到空间重叠的全息

2、光学元件。   １全息光栅   最简单的全息图是两个平面光波相干叠加而得到的全息图，这种全息图是一组平行等间距的直条纹，它与刻划光栅可起相同的作用，故称为全息光栅。条纹的疏密与两束光之间的夹角有关，只要改变夹角，就可得到不同光栅常数的光栅。   全息光栅与刻划光栅和复制光栅相比，它的制作方法简单、成本低；而且没有周期性误差，杂散光少，对环境条件（如振动、温度、湿度等）要求低。用两球面波制得的全息光栅还具有自聚焦能力，用来制造单色仪，可以省去准直镜和会聚镜。  2全息透镜   用两球面光波，或一平面光波和一球面光波相干叠加所制得全息图就是一个全息透镜。这种全息图的透镜作用，类似于菲涅耳波带片的作

3、用。全息透镜也可用计算机法制作。   3全息扫描器   可由照相法得到，但大多数情况下都是由计算机产生。通常是把一记录介质分割成若干等分，每一部分都是按所需要的两束相干光叠加而得到全息图。再现时，用一束已知的光照射全息图，同时按一定规律移动这个全息图，就会在预定的位置得到再现光，而且随着全息图的移动，再现光的方向不断改变着，所以也把它叫作全息光偏析器。   二、全息干涉计量   全息干涉计量是全息照相最早最主要的应用。它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光磨度很高的零部件，而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量。

4、测量精度为光波波长。由于全息图具有三维性质，使用全息技术可以从不同视角，通过干涉量度去考察一个形状复杂的物体。因此，一个干涉计量全息图就相当于用一般干涉计量进行多次观察。另外，全息干涉计量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，这就可以探测物体在段时间内发生的任何改变。由于这些优点，使全息干涉计量分析在无损检测、微应力应变测量、形状和等高线的测绘、振动分析、高速飞行体的冲击波和迅速流体的流速场描绘等多种领域中得到应用。    全息干涉计量操作的基本程序与全息记录相似，只是在记录时，根据需要进行一次曝光（实时全息干涉法）；或二次曝光（双曝光全息干涉法；夹层全息法）；或连续曝光（时间平均全息干

5、涉法）。   实时全息干涉是先通过全息照相制成物体未经变形时的全息图，然后将这张全息图精确地放在原记录位置上，由原参考光作再现光，让它在原物位置上产生再现虚像，同时用光照明物体。如果物体未变形或位移，则再现像与物体完全重合，不出现干涉条纹；若物体因加载、加热等外界原因发生形变或位移，则再现物光波和变化后的物光波之间便产生干涉条纹，条纹的形状、疏密和位置分布，就反映了物体的形变和位移大小，这一方法可以对任何形状的物体在不同条件下的状态变化进行实时地监测，能够探测出波长数量级的微小变化。   二次曝光全息干涉是在同一张全息图上同时记录同一物体变形前后的两个状态的全息图。当用与记录时参考光束入射方向

6、一样的再现光波照射全息图时，两个状态下的物体再现光波将发生进干涉，通过对条纹的分析和计算，就可以确定物体的形变和位移。这种方法克服了在实时法中，必须把处理后的全息图严格精确放置在原拍摄位置上的缺点；同时，由于它能将物体形变前后的状态“冻结”在全息图，就可以永久保存下来，即使没有原物时也能再现这种变化。这对于文物保管工作尤其有应用价值。   时间平均全息干涉是对一个振动物体作连续不间断的全息记录，用于对振动物体的振形分析，故有时称为全息测振。由于记录时间远比振动周期长，因此所记录的是振动物体各个状态在这一段时间内的平均干涉条纹，它反映出试件振动的平均效应。   三、全息存贮   随着科技的发展，

7、人类积累了越来越多的信息，包括图片、文字资料、代码、数据等，缩微存贮已经成为信息科学技术发展的一个方向。全息存贮提供了一个全新的存贮方式，其特点是大容量、高密度、高冗余度、高衍射效率、低噪声、高分辨率和高保真度。   全息存贮原理和全息照相一样。将缩微的待储存的底片用宽束平行光照明，经透镜后与参考细光束在干板上重合，制成全息图；再现时，直接用细光束沿原参考光方向照明全息图，即可在屏上获得清楚的再现