全息照相原理

全息照相原理 最初了解到全息摄影这个名词是因为看了一场日本动漫演唱会，当时看完后感觉相当震撼，不禁对“全息”这个词产生兴趣，于是借着这个机会，我查阅了许多关于全息照相方面的知识，在查阅书籍的过程中，了解到了全息照相的发展史，被人类科学的发展深深地震撼了。 全息摄影亦称:“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射(或透射)光波中信息(振幅、相位)的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅(强度)，而且还记录反射光波的相对相位。 全息照相原理: 全息照相与普通照相都采用乳胶作为记录 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。普通照相只记录物体的光强，是平面记录，不产生立体三维效果。全息照相不但记录物体的光强，而且同时记录物体的位相，即物光的的全部信息。全息照相术通常分两步:第一步是拍摄记录全息图，第二步是再现全息图。 全息照片的拍摄如图:相干光源(通 常为激光器)发出的光分为两部分:一部分 照射到物体上，经物体漫反射后到达全息底 片。这束带有物体各方面特征(振幅和位相) 的光叫物光;而另一部分，经反射镜反射后 直接达到底片，这部分是为了和物光发生干 涉所必需的，叫参考光。物光和参考光同时 在底片上叠加，而这束光来自同一相干光 源。所以，底片拍摄的是物光与参考光的干 涉条纹，它记录了物光与参考光的的振幅和 位相。经冲洗后的全息底片就是具有复杂干涉条纹的全息照片，通常称之为全息图。在全息图上是不能直接观察到物体的， 其上只有干涉条纹。这是它与普通照相底片 的明显区别。 由全息底片观察物体必须采取第二个 步骤，即所谓的再现过程。再现过程如左图， 将全息图放在原来的位置上，并用与参考光 相同的再现光照射全息图，此时透过全息图 观察时，可以明显地看到在原物的位置有一 个与原物一样的三维图(虚像)。除此虚像 以外，在全息照片的另一侧，还可以看到一 个三维的实像及透过的再现像。 为了满足产生光的干涉条件，通常要用 相干性好的激光作光源，而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。感光片显影后成为全息图。全息图并不直接显示物体的图象。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射，可以在适当的角度上观察到原物的像。这是因为激光束在全息图的干涉条纹上衍射而重现原物的光波。再现的像具有三维立体感。 一激光光源(波长为 λ )的光分成两部分:参考光和物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。 强度:显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹各处浓淡也就不同。 相位。如图。设O为物体上某一发光点( 设参考光在a处的波动方程为: y,Acos(,t，,)0 物光在O点处的波动方程为:,, y,A1cos(t，1) 物光在a点处的波动方程为: ,,,,y,A1cos(t，,,2r/)。 参考光与物光的相位差: ,,,,,,,0,1，2r/ 由干涉知: ,,,,(2k，1)处为暗条纹，解得 ,,,,,r,[(2k，1)，1,0]/2 ,,,,2k处为明条纹，解得 r,,(2k,，,1,,0)/2, 设a、b为相邻的两暗纹,由干涉知:a 、b两处的物光与参考光必须都反相.因为a b两处的参考光相同,所以其物光的波程差为λ.由几何关系知: ,,,sind由此可知: 当θ不同时,物光与参考光形成的干涉条纹的间距也不 同,而θx. 的大小又可以反映出物光光波的相位.;再根据条纹的方向即可确定出物体的前后, d,,/sin,上下,左右的位置. x 观察全息照片的光路图如下: 在摄制全息图时感光片上，每一点都接收到整个物体反射的光，因此，全息图的一小部分就可再现整个物体。用感光乳胶厚度等于几个光波波长的感光片，可在乳胶内形成干涉层，制成的全息图可用白光再现。如果用红、绿和蓝三种颜色的激光分别对同一物体用厚乳胶感光片上摄制全息照片，经适当的显影处理后，可得到能在白光(太阳光或灯光)下观察的有立体感和丰富色彩的彩色3D全息图。 全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。 全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的形象,而是干涉条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同部分的透光性。观察时,需利用与拍照时同频率的光的衍射原理。仍考虑相邻的两条纹a和b,此时二者为两透光缝。由惠更斯-菲涅耳 原理知:处于同一波阵面上的a、 b可以当成子波波源,其强度皆为激光光源的强度。沿原来从物体上O点发来的物光的方向的两束衍射光,由几何知识知其光程差恰为λ。由发光点O在底片上各处造成的透光缝透过的光形成的衍射条纹会使人眼感到原来的O点处有一发光点O’。所有发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到一个处于原来位置的完整的立体虚像。 在我们的生活中，当然也常常能看到全息摄影技术的运用。比如，在一些信用卡和纸币上，把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来，展出时可以真实地立体再现文物，供参观者欣赏，而原物妥善保存，防失窃，大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。迅猛发展的模压彩虹全息图，既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行信用卡，甚至钞票上。装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹，使人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃 在全息照相的基础上，全息技术还扩展到红外、微波、超声领域，进一步发展形成了全息干涉术、彩色全息、及彩虹全息和周视全息等新的全息技术。由于全息照相具有三维成像的特点，可重复记录，而且，每一小块全息底片都能再现物体的完整，其用途十分广泛。可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究。利用全息干涉术研究燃气燃烧的过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用。全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业，正在发展的全息电视还将为人类带来一场新的视觉革命。 全息照相给人类的生活带来了极大的便利，不过它的的发展史也是很曲折的。 一个世纪以前，当电报的发明人塞缪尔?摩尔斯第一次见到使用银版照相术拍摄下来的照片时，曾惊讶地认为，如此逼真的图象决不应当被称作大自然的复制品，它们就是自然本身的一部分。当南巴黎大学的化学物理学家和胶片感光专家杰奎琳?贝洛妮在一次学术会议上将伊夫?根特制作的一幅蝴蝶的全息照片展示给大家时，一位恰巧同时也是蝴蝶标本收集爱好者的物理学家却非常费解地问她，到底为什么要在作学术报告时候展示这种鳞翅类昆虫的标本盒子。那位物理学家无论如何都不肯相信这只不过是一幅全息照片。那位物理学家的惊疑也在情理之中，尽管全息摄影术对大多数人而言早就不是一个新鲜概念。早在激光出现以前，1948年伽伯为了提高电子显微镜的分辨本领而提出了全息的概念，并开始全息照相的研究工作。1960年以后出现了激光，为全息照相提供了一个高亮度高度相干的光源，从此以后全息照相技术进入一个崭新的阶段。伽伯也因全息照相的研究获得1971年的诺贝尔物理学奖金。 然而，一直到根特兄弟的作品问世之前，所谓的真实再现一直都不过是理论上的。在全息摄影发明了半个世纪之后，它却仍然是一项充满了神秘色彩的技术，有人将他们描述为“唯一真正实现了全息摄影的再现自然功能的人”，还有人说，他们的作品就像摩尔斯所说那样，是“大自然的一部分”。实际上，全世界也有许多其他人在从事着全息摄影的研究，国际全息图象制造者联合会就是一个聚集了全球全息摄影专家和爱好者的组织。但伊夫?根特毫无疑问是这些专家中的翘楚，现在，伊夫的工作得到了业界承认和赞许，可是，当他在1992年因为 所在的实验室倒闭而被解雇，回到家乡小镇上以一个自由职业者的身份开始自己的全息摄影技术研究时，情况却完全不同。他花了两年左右时间研究出所有必需设备，包括一台最重要的便携全息肖像照相机。但当这一切就绪之时，唯一一家生产他所需要的胶片的制造商——爱克发公司(Agfa)——却突然决定停止生产此种胶片。在发明了“牛”之后，伊夫还必须教会自己制造出“草”来。在随后的几年中，伊夫?根特就在自己简陋的实验室中自学相关的化学原理，并反复实践。菲力普的加入给了他很大帮助。后来，他们终于发明出名为“终极”的感光乳剂。同其他的感光乳剂一样，“终极”的主要成分也是感光性极好的溴化银颗粒，但“终极”中的溴化银颗粒直径只有10纳米，是普通胶片上感光颗粒的1/10到1/100。正是这些微小的颗粒使“终极”能记录下细至纤毫的每一个细节，并在同一个感光层上同时记录下红、绿、蓝三色。但他却还有很长的路要走。他做出了复制肖维岩洞壁画的整个 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，却因为找不到政府的权威人士而求告无门。为了寻求投资人，根特兄弟及其父亲甚至想过要移民到魁北克。转机出现在一位美国合伙人的加入之后。他所拥有的机器能将“终极”母版上的全息图象复制到杜邦公司制造的某种聚合体材料上。尽管这些图象还达不到“终极”胶片上的图象水准，但却远比从前的聚合体材料上的全息图象好多了。伴随着这种杜邦材料上的全息图象的大规模生产，使用“终极”胶片的工业化生产也是指日可待。 参考文献: 邓开发《激光技术与应用》 杨维纮《力学》 张三慧《波动与光学》