全息照相的原理

全息照相的原理全息照相的原理普通照相只记录了物体各点的光强信息(反映在振幅上)，丢掉了位像信息，得到的是一个二维平面图像，毫无立体感。全息照相是利用相干光叠加而发生干涉的原理，借助于所谓参考光波与原物光波的相互作用，记录下二种光波在记录介质上的干涉条纹，这种干涉条纹不仅保存了物光波(从物体反射的光波)的振幅信息，同时还保存了物光波的位相信息，它只有在高倍显微镜下才能观察得到。记录了干涉条纹的全息照片可以看做是个复杂的衍射光栅，当用与原参考光波相同的光再照射该光栅时，其衍射波能重现原来的物光波，在照片后原物的位置就可以观察到原...

全息照相的原理普通照相只记录了物体各点的光强信息(反映在振幅上)，丢掉了位像信息，得到的是一个二维平面图像，毫无立体感。全息照相是利用相干光叠加而发生干涉的原理，借助于所谓参考光波与原物光波的相互作用，记录下二种光波在记录介质上的干涉条纹，这种干涉条纹不仅保存了物光波(从物体反射的光波)的振幅信息，同时还保存了物光波的位相信息，它只有在高倍显微镜下才能观察得到。记录了干涉条纹的全息照片可以看做是个复杂的衍射光栅，当用与原参考光波相同的光再照射该光栅时，其衍射波能重现原来的物光波，在照片后原物的位置就可以观察到原被照物的三维图像。全息照相的发展一般全息照相中，再现光与参考光的波长是相同的。也可用不同波长的光，若再现光的波长比参考光长，则再现像比原物大，这就是全息放大。同波长的全息再现与全息放大以后发展为全息显微技术用不同波长的再现光所得到的像的大小和位置不同。如用白光再现，则在不同位置将出现不同颜色的再现像，这些像相互重叠会使整个图像模糊不清。如果记录全息照片时在适当位置加入狭缝，由于图中也包含狭缝的信息，再现时，除了物像之外还得到狭缝的像。用白光再现时，得到按波长次序排列的不同颜色的物像和狭缝像，观察者对准某一狭缝像只能看到某一颜色的物像。随观察位置不同，将陆续看到和彩虹颜色一样排列的不同单色物像。这种全息称彩虹全息;、二十世纪六十年代以来，全息技术的应用不断发展。1966年 Jeong的报告制作了3600视场全息图。可以在3600视场不同方向看到景物主体再现像的全息图，已在科学、教育、医学、艺术、商业及建筑学形象化等方面有许多应用。几种典型的全息干涉方法 (1)单次曝光法(实时干涉法):拍摄某—物体的全息照片，显影、定影后使之精确复位，这时稍微变—下原物的状态，如加上或解除应力、压缩或膨胀等等，使之产生一定形变，则新的物光束与原物的重建光束之间由于物上各点的位移而产生光程差，使肉眼根本看不出的物体形态变化在全息图上产生干涉条纹;据此可研究物体形变或微小位移及其与受力的关系。“单次”是指拍摄全息片时只经过一次曝光。在单次曝光法中，全息片的复位要求精确，比较难以做到，乳胶的畸变也有一定影响，但只拍摄一张全息片就可以多次或连续观察物体的变化。 (2)两次曝光法:在同一张底片上拍摄物体在不同时刻的两张全息照片，如果这两个时刻物体有形变，那么再现时，得到两个重建的物光束，它们由于彼此相干而且存在光程差而产生干涉花样。干涉条纹的分布直接与物体的始末状态有关，可用来分析物体状态的变化。两次曝光法不能观察物体连续变化的情况，但对底片的安放及对再现光的要求不那么严格，易于实现，此外乳胶的畸变对两个重建光波的影响基本一样，干涉时相互抵消。不再产生附加的光程差。 (3)时间平均法:全息照相还可以用来研究物体的快速微小振动。其做法是:对振动物体拍摄全息照片，再现时可以看到物像表面重叠着干涉条纹。关于干涉条纹产生的原因，可做粗糙的定性解释:振动着的物体在极限位置的速度为零，所以在极限位置滞留的时间最长，选择合适的曝光时间，可拍摄到物体在两个极限位置的全息图，近似地等效于物体分别处于极限位置的两个静止状态，从而和两次曝光法类似(再现时将出现干涉条纹。对干涉条纹进行分析可得到物体振动的准确情况。全息照相技术的应用随着人们对数码相机逐渐认可和接受，数码相机的市场也在一天一天的扩大，为了切分这块大蛋糕，各数码相机厂商也在不断开发新技术或将已经存在的技术迅速应用到数码相机领域，以保持和提升在数码相机领域里的地位。索尼在DSC-F707的对焦模式使用了全息摄影激光自动对焦辅助，也可以说，全息技术已经应用到了摄影领域，那么到底什么是全息技术呢,全息摄影和传统的摄影又有什么区别呢, 全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的，其意义在于完整的记录。盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题，即波前的记录和再现，但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。1962年随着激光器的问世，利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术，有效地克服了当时全息图成像质量差的主要问题---孪生像，三维物体显示成为当时全息术研究的热点，但这种成像科学远远超过了当时经济的发展，制作和观察这种全息图的代价是很昂贵的，全息术基本成了以高昂的经费来维持不切实际的幻想的代名词。1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术，掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。彩虹全息图是一种能实现白光显示的平面全息图，与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相比，除了能在普通白炽灯下观察到明亮的立体像外，还具有全息图处理工艺简单、易于复制等优点。全息技术应用到照相领域要远远优越于普通的照相，普通照相是根据透镜成像原理，把立体景物“投影”到平面感光底板上，形成光强分布，记录下来的照片没有立体感，因为从各个视角看照片得到的像完全相同。全息照相再现的是一个精确复制的物光波，当我们“看”这个物光波时，可以从各个视角观察到再现立体像的不同侧面，犹如看到逼真物体一样，具有景深和视差。如果拍摄并排的两辆“奔驰”汽车模型，那么当我们改变观察方向时，后一辆车被遮盖部分就会露出来。难怪人们在展览会会为一张“奔驰”汽车拍摄的全息图而兴奋不已:“看见汽车的再现像，好像一拉车门就可以就坐上„奔驰?，太精采了～” 一张全息图相当于从多角度拍摄、聚焦成的许多普通照片，在这个意义一张全息的信息量相当100张或1000张普通照片。用高倍显微镜观看全息图表面，看到的是复杂的条纹，丝毫看不到物体的形象，这些条纹是利用激光照明的物体所发出的物光波与标准光波(参考光波)干涉，在平面感光底板上被记录形成的，即用编码方法把物光波“冻结”起来。一旦遇到类似于参考光波的照明光波照射，就会衍射出成像光波，它好像原物光波重新释放出来一样。所以全息照相的原理可用八个字来表述:“干涉记录，衍射再现”。了解了这项技术，我们就可以把全息照相技术用于广泛的领域，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。模压全息标识，由于它的三维层次感，并随观察角度而变化的彩虹效应，以及千变万化的防伪标记，再加上与其他高科技防伪手段的紧密结合，把新世纪的防伪技术推向了新的辉煌顶点。

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