全息照相與普通照相的區(qū)別以及運(yùn)用

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1、全息照相與普通照相的區(qū)別以及運(yùn)用侯俊杰08 級物理學(xué)二班 20081041239引言：全息照相( Holography )不同于普通照相。普通照相時(shí)把物體發(fā)出的光或物體表面發(fā) 射和折射的光， 經(jīng)過物鏡成像， 將光強(qiáng)度記錄在感光底片上， 再在照相紙上顯現(xiàn)出物體的平 面像。 而全息照相則是一種無透鏡成像方法， 他利用光的干涉原理的全息干版上記錄被攝物 體的全部信息振幅和相位， 所以稱為全息照相。 全息照相再現(xiàn)時(shí)， 所看到物體是立體的， 而且形象逼真。目前，全息照相在干涉計(jì)量、信息儲存、光學(xué)信息處理、無損檢驗(yàn)、立體顯示、生物 學(xué)、醫(yī)學(xué)及國防科研等領(lǐng)域已經(jīng)獲得相當(dāng)廣泛的運(yùn)用。1. 全息照相與普通照相的

2、區(qū)別：在普通攝影中 , 照相機(jī)拍攝的景物，只記錄了景物的反射光的強(qiáng)弱，也就是 反射光的振幅信息， 而不能記錄景物的立體信息。 而全息攝影技術(shù)， 能夠記錄景 物反射光的振幅和相位。 在全息影像拍攝時(shí)， 記錄下光波本身以及二束光相對的 位相，位相是由實(shí)物與參考光線之間位置差異造成的。 從全息照片上的干 涉條紋上我們看不到物體的成像， 必須使用具有凝聚力的激光來準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)照 射全息片， 從而再現(xiàn)出物光的全部信息。 一個叫班頓的人后來又發(fā)現(xiàn)了更為簡便 使用白光還原影像的方法，從而使這項(xiàng)技術(shù)逐漸走向?qū)嵱秒A段。 全息照相的拍攝要求為了拍出一張滿意的全息照片，拍攝系統(tǒng)必須具備以下要求 :(1) 光源必須是

3、相干光源通過前面分析知道， 全息照相是根據(jù)光的干涉原理， 所以要求光源必須具有 很好的相干性。 激光的出現(xiàn)， 為全息照相提供了一個理想的光源。 這是因?yàn)榧す?具有很好的空間相干性和時(shí)間相干性， 實(shí)驗(yàn)中采用 He-Ne 激光器，用其拍攝較小 的漫散物體，可獲得良好的全息圖。(2) 全息照相系統(tǒng)要具有穩(wěn)定性由于全息底片上記錄的是干涉條紋， 而且是又細(xì)又密的干涉條紋， 所以在照 相過程中極小的干擾都會引起干涉條紋的模糊， 甚至使干涉條紋無法記錄。 比如， 拍攝過程中若底片位移一個微米， 則條紋就分辨不清， 為此，要求全息實(shí)驗(yàn)臺是 防震的。全息臺上的所有光學(xué)器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺面鋼板上。

4、另 外，氣流通過光路， 聲波干擾以及溫度變化都會引起周圍空氣密度的變化。 因此， 在曝光時(shí)應(yīng)該禁止大聲喧嘩， 不能隨意走動， 保證整個實(shí)驗(yàn)室絕對安靜。 我們的 經(jīng)驗(yàn)是， 各組都調(diào)好光路后， 同學(xué)們離開實(shí)驗(yàn)臺， 穩(wěn)定一分鐘后， 再在同一時(shí)間 內(nèi)曝光，得到較好的效果。(3) 物光與參考光應(yīng)滿足物光和參考光的光程差應(yīng)盡量小，兩束光的光程相等最好，最多不能超過 2cm調(diào)光路時(shí)用細(xì)繩量好；兩束光之間的夾角要在3060之間，最好在45 左右，因?yàn)閵A角小， 干涉條紋就稀， 這樣對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和感光材料分辨率的要 求較低；兩束光的光強(qiáng)比要適當(dāng)，一般要求在1 : 11 : 10之間都可以，光強(qiáng)比 用硅光電池測出

5、。(4) 使用高分辨率的全息底片因?yàn)槿⒄障嗟灼嫌涗浀氖怯旨?xì)又密的干涉條紋， 所以需要高分辨率的感 光材料。普通照相用的感光底片由于銀化物的顆粒較粗，每毫米只能記錄50100 個條紋，天津感光膠片廠生產(chǎn)的 I 型全息干板，其分辨率可達(dá)每毫米 3?000 條，能滿足全息照相的要求。(5) 全息照片的沖洗過程沖洗過程也是很關(guān)鍵的。 我們按照配方要求配藥， 配出顯影液、 停影液、定 影液和漂白液。 上述幾種藥方都要求用蒸餾水配制， 但實(shí)驗(yàn)證明， 用純凈的自來 水配制， 也獲得成功。 沖洗過程要在暗室進(jìn)行， 藥液千萬不能見光， 保持在室溫 20C在右進(jìn)行沖洗，配制一次藥液保管得當(dāng)可使用一個月左右。

6、全息照相的特點(diǎn)和優(yōu)勢：其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢有如下幾點(diǎn)：1、再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術(shù)品資料進(jìn)行收藏。2、拍攝時(shí)每一點(diǎn)都記錄在全息片的任何一點(diǎn)上， 一旦照片損壞也關(guān)系不大。3、全息照片的景物立體感強(qiáng)， 形象逼真， 借助激光器可以在各種展覽會上 進(jìn)行展示，會得到非常好的效果。2. 全息攝影技術(shù)的運(yùn)用：在我們的生活中， 當(dāng)然也常常能看到全息攝影技術(shù)的運(yùn)用。 比如，在一些信 用卡和紙幣上，就有運(yùn)用了俄國物理學(xué)家尤里丹尼蘇克在 20世紀(jì)60年代發(fā)明 的全彩全息圖像技術(shù)制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖像。 但這些全息圖 像更多只是作為一種復(fù)雜的印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)防偽目的， 它們的感光度低， 色彩

7、也 不夠逼真，遠(yuǎn)不到亂真的境界。研究人員還試著使用重鉻酸鹽膠作為感光乳劑， 用來制作全息識別設(shè)備。 在一些戰(zhàn)斗機(jī)上配備有此種設(shè)備， 它們可以使駕駛員將 注意力集中在敵人身上。把一些珍貴的文物用這項(xiàng)技術(shù)拍攝下來，展出時(shí)可以真實(shí)地立體再現(xiàn)文物， 供參觀者欣賞， 而原物妥善保存， 防失竊，大型全息圖既可展示轎車、 衛(wèi)星以及 各種三維廣告， 亦可采用脈沖全息術(shù)再現(xiàn)人物肖像、 結(jié)婚紀(jì)念照。 小型全息圖可 以戴在頸項(xiàng)上形成美麗裝飾， 它可再現(xiàn)人們喜愛的動物， 多彩的花朵與蝴蝶。 迅 猛發(fā)展的模壓彩虹全息圖， 既可成為生動的卡通片、 賀卡、立體郵票， 也可以作 為防偽標(biāo)識出現(xiàn)在商標(biāo)、 證件卡、銀行信用卡，

8、甚至鈔票上。 裝飾在書籍中的全 息立體照片，以及禮品包裝上閃耀的全息彩虹，使人們體會到 21 世紀(jì)印刷技術(shù) 與包裝技術(shù)的新飛躍。模壓全息標(biāo)識由于它的三維層次感， 并隨觀察角度而變化的彩虹效應(yīng)， 以及 千變?nèi)f化的防偽標(biāo)記， 再加上與其他高科技防偽手段的緊密結(jié)合， 把新世紀(jì)的防 偽技術(shù)推向了新的輝煌頂點(diǎn)。綜上所述，全息照相是一種不用普通光學(xué)成像系統(tǒng)的錄像方法， 是六十年代 發(fā)展起來的一種立體攝影和波陣面再現(xiàn)的新技術(shù)。 由于全息照相能夠把物體表面 發(fā)出的全部信息 （即光波的振幅和相位 ） 記錄下來，并能完全再現(xiàn)被攝物體光波的 全部信息，因此，全息技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 例如：

9、 全息電影和全息電視，全息儲存、全息顯示及全息防偽商標(biāo)等。除光學(xué)全息外， 還發(fā)展了紅外、 微波和超聲全息技術(shù)， 這些全息技術(shù)在軍事 偵察和監(jiān)視上有重要意義。 我們知道，一般的雷達(dá)只能探測到目標(biāo)方位、 距離等， 而全息照相則能給出目標(biāo)的立體形象， 這對于及時(shí)識別飛機(jī)、 艦艇等有很大作用。 因此， 備受人們的重視。 但是由于可見光在大氣或水中傳播時(shí)衰減很快， 在不良 的氣候下甚至于無法進(jìn)行工作。 為克服這個困難發(fā)展出紅外、 微波及超聲全息技 術(shù)，即用相干的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片，然后用可見光再現(xiàn)物象， 這種全息技術(shù)與普通全息技術(shù)的原理相同。 技術(shù)的關(guān)鍵是尋找靈敏記錄的介質(zhì)及 合適的再現(xiàn)方

10、法。超聲全息照相能再現(xiàn)潛伏于水下物體的三維圖樣， 因此可用來進(jìn)行水下偵察 和監(jiān)視。 由于對可見光不透明的物體， 往往對超聲波透明， 因此超聲全息可用于 水下的軍事行動，也可用于醫(yī)療透視以及工業(yè)無損檢測測等。除用光波產(chǎn)生全息圖外， 已發(fā)展到可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生全息圖。 全息圖用途很廣， 可作成各種薄膜型光學(xué)元件，如各種透鏡、光柵、濾波器等，可在空間重疊，十 分緊湊、輕巧，適合于宇宙飛行使用。使用全息圖貯存資料，具有容量大、易提 取、抗污損等優(yōu)點(diǎn)。全息照相的方法從光學(xué)領(lǐng)域推廣到其他領(lǐng)域。 如微波全息、 聲全息等得到很 大發(fā)展，成功地應(yīng)用在工業(yè)醫(yī)療等方面。地震波、電子波、 X 射線等方面的全息 也正在深入研究中。全息圖有極其廣泛的應(yīng)用。如用于研究火箭飛行的沖擊波、 飛機(jī)機(jī)翼蜂窩結(jié)構(gòu)的無損檢驗(yàn)等。 現(xiàn)在不僅有激光全息， 而且研究成功白光全息、 彩虹全息， 以及全景彩虹全息， 使人們能看到景物的各個側(cè)面。 全息三維立體顯 示正在向全息彩色立體電視和電影的方向發(fā)展。