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(jí)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(chǔ)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(guó)防科研等領(lǐng)域已經(jīng)獲得相當(dāng)廣泛的運(yùn)用。

2、1. 全息照相與普通照相的區(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(duì)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(gè)叫班頓的人后來又發(fā)現(xiàn)了更為簡(jiǎn)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

3、具備以下要求 : (1) 光源必須是相干光源 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(gè)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(huì)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(gè)微米， 則條紋就分辨不清， 為此，要求全息實(shí)驗(yàn)臺(tái)是 防震的。全息臺(tái)上的所

4、有光學(xué)器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺(tái)面鋼板上。 另 外，氣流通過光路， 聲波干擾以及溫度變化都會(huì)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(dòng)， 保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)室絕對(duì)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(tái)， 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30?60之間，最好在45 左右，因?yàn)閵A角小， 干涉條紋就稀， 這樣對(duì)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

5、求在1 : 1?1 : 10之間都可以，光強(qiáng)比 用硅光電池測(cè)出。 (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 50? 100 個(gè)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

6、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(gè)月左右。 全息照相的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)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(huì)上 進(jìn)行展示，會(huì)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(guó)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

7、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(shí)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(dòng)物， 多彩的花朵與蝴蝶。 迅 猛

8、發(fā)展的模壓彩虹全息圖， 既可成為生動(dòng)的卡通片、 賀卡、立體郵票， 也可以作 為防偽標(biāo)識(shí)出現(xiàn)在商標(biāo)、 證件卡、銀行信用卡， 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(huì)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(shí)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

9、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： 全息電影和全息電視，全息儲(chǔ)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(cè)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(duì)于及時(shí)識(shí)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(gè)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

10、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(duì)可見光不透明的物體， 往往對(duì)超聲波透明， 因此超聲全息可用于 水下的軍事行動(dòng)，也可用于醫(yī)療透視以及工業(yè)無損檢測(cè)測(cè)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(gè)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。