全息照相课外素材

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1、全息照相发展的背景与历史在普通照相术中，一束普通的光从物体上反射，落到能感光的照相底片上，底片上感光之处变黑，如此便形成一张负片。由负片再形成正片，它是一种平坦的二维图像。　　假定将这样的一束光一劈为二，一部分射中一个物体，且在反射时带有因该物体的影响而产生的规则性。第二部分则为一块平面镜所反射，它完全没有任何不规则性。记下了这两束光之间的干涉情况。记录着这种干涉图案的底片仿佛什么也没有，但是如果使光透过它，那么这些光就会呈现出上述干涉特征，并产生一个三维像，然后就可以从各种不同角度用普通的方法将它拍摄下来。　　这种想法最初是旅英匈牙利物理学家伽博于１９４７年研究

2、出来的，他称之为holography.该词源于希腊语，本意是“完全的摹写”，汉语中译作“全息照相术”。它把像完全记录下来了。而不只记录一部分。　　但是用普通的光并不能实现伽博的想法，因为在普通光产笺干涉将会混乱不堪，因此不能给出清晰的像。　　后来由于激光的使用使这种现象得以改观。激光束具有同一的波长，它们全都在同一方向上运动。１９６５年，密西根大学的利恩和厄帕特尼克斯用激光产生了第一幅全息图。从那时起，全息照相订已经提高到这样的程度：不仅有可能实现彩色全息照相术，而且由激光产生的干涉条纹拍摄后，可以用普通光来重视。全息照相原理　　一般照相机照出的照片都是平面的，没

3、有立体感。用物理术语来说，得到的仅是二维图像，很多信息都失去了。当激光出现后，人类才第一次得到了全息照片。所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。全息照片和普通照片截然不同。用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹。可是若用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物。更奇妙的是，从不同的角度去

4、观察，就可以看到原来物体的不同侧面。而且，如果不小心把全息照片弄碎了，那也没有关系。随意拿起其中的一小块碎片，用同样的方法观察，原来的被摄物体仍然能完整无缺地显示出来。全息照相的原理是利用光的干涉原理，利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息。这个理论很早就有人提出过，但只有激光才能达到它所要求的高度单色性。因此，只有在激光器诞生以后人们才实现了这一梦想。1)全息照相过程分全息记录和波前再现两步。(2)全息记录依据的是干涉原理，物光波与参考光波相干迭加而产生了干涉条纹，干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状，间距，位置)记录了物光波前的

5、位相分布。就是说，全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-------振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的亮暗和位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布，而不能直接记录位相分布。全息照相之所以能够记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。所以确切地说，全息照相记录下来的是两光波之间位相差的分布，或者用无线电技术的术语来说，全息图的记录过程是通过物光波对参考光波的调制来完成的。要想再现物光波前，还需进行解调，全息图再现过程,实质上就

6、是这种解调过程。(3)波前再现的过程是光的衍射过程，照明光波经全息图衍射后出现一个复杂的光波场。在干涉底片作线性处理的条件下，全息图的衍射场总含有三种主要成分，即物光波的再现(+1级波),物光波的共轭波(-1级波),照明光波的照直前进(0级波).在离轴记录和重现的全息照相装置中，这三列衍射波在空间彼此分离，互不干扰，便于人们用眼睛或镜头观测物光波的虚像或其共轭波的实像。(4)无源空间边值定解是惠更斯-菲涅耳原理的实质，它是理解全息图衍射波引起观测效果的理论基础。波前函数的相因子判断法，也是分析全息图衍射场的一种有效手段。(5)作为一门技术，全息照相还有许多重要问题

7、值得研究讨论，如成像质量问题，放大率问题，体全息图，二次曝光全息图，时间平均全息图，以及拍摄一张高质量的全息图所必须保证的一系列实验条件等，这里就不作介绍了。全息照相技术三维多重体全息存储利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。防伪全息技术 H olographic anti-counterfeiting techniques:具有防伪功能的全息技术。全息术（Holography)是指应用光的干涉和

8、衍射原理,