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全息照相與普通照相的區別以及運用

引言：

     全息照相（Holography）不同于普通照相。普通照相時把物體發出的光或物體表面發射和折射的光，經過物鏡成像，將光強度記錄在感光底片上，再在照相紙上顯現出物體的平面像。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。全息照相再現時，所看到物體是立體的，而且形象逼真。

     目前，全息照相在干涉計量、信息儲存、光學信息處理、無損檢驗、立體顯示、生物學、醫學及國防科研等領域已經獲得相當廣泛的運用。

1.全息照相與普通照相的區別：
　　在普通攝影中,照相機拍攝的景物，只記錄了景物的反射光的強弱，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，能夠記錄景物反射光的振幅和相位。在全息影像拍攝時，記錄下光波本身以及二束光相對的位相，位相是由實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確瞄準目標照射全息片，從而再現出物光的全部信息。一個叫班頓的人后來又發現了更為簡便使用白光還原影像的方法，從而使這項技術逐漸走向實用階段。
全息照相的拍攝要求
　　為了拍出一張滿意的全息照片，拍攝系統必須具備以下要求:
（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，為全息照相提供了一個理想的光源。這是因為激光具有很好的空間相干性和時間相干性，實驗中采用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） 全息照相系統要具有穩定性
　　由于全息底片上記錄的是干涉條紋，而且是又細又密的干涉條紋，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，要求全息實驗臺是防震的。全息臺上的所有光學器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺面鋼板上。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，在曝光時應該禁止大聲喧嘩，不能隨意走動，保證整個實驗室安靜。我們的經驗是，各組都調好光路后，同學們離開實驗臺，穩定一分鐘后，再在同一時間內曝光，得到較好的效果。
（3） 物光與參考光應滿足
　　物光和參考光的光程差應盡量小，兩束光的光程相等，zui多不能超過2cm，調光路時用細繩量好；兩束光之間的夾角要在30°～60°之間，在45°左右，因為夾角小，干涉條紋就稀，這樣對系統的穩定性和感光材料分辨率的要求較低；兩束光的光強比要適當，一般要求在1∶1～1∶10之間都可以，光強比用硅光電池測出。
（4） 使用高分辨率的全息底片
　　因為全息照相底片上記錄的是又細又密的干涉條紋，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個條紋，天津感光膠片廠生產的I型全息干板，其分辨率可達每毫米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，但實驗證明，用純凈的自來水配制，也獲得成功。沖洗過程要在暗室進行，藥液千萬不能見光，保持在室溫20℃在右進行沖洗，配制一次藥液保管得當可使用一個月左右。
全息照相的特點和優勢：
　　其顯著的特點和優勢有如下幾點：
　　1、 再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術品資料進行收藏。
　　2、 拍攝時每一點都記錄在全息片的任何一點上，一旦照片損壞也關系不大。
　　3、 全息照片的景物立體感強，形象逼真，借助激光器可以在各種展覽會上進行展示，會得到非常好的效果。

2.全息攝影技術的運用：

　　在我們的生活中，當然也常常能看到全息攝影技術的運用。比如，在一些信用卡和紙幣上，就有運用了俄國物理學家尤里·丹尼蘇克在20世紀60年代發明的全彩全息圖像技術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雜的印刷技術來實現防偽目的，它們的感光度低，色彩也不夠逼真，遠不到亂真的境界。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備。在一些戰斗機上配備有此種設備，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技術拍攝下來，展出時可以真實地立體再現文物，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、衛星以及各種三維廣告，亦可采用脈沖全息術再現人物肖像、結婚紀念照。小型全息圖可以戴在頸項上形成美麗裝飾，它可再現人們喜愛的動物，多彩的花朵與蝴蝶。迅猛發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，也可以作為防偽標識出現在商標、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，使人們體會到21世紀印刷技術與包裝技術的新飛躍。 

　　模壓全息標識由于它的三維層次感，并隨觀察角度而變化的彩虹效應，以及千變萬化的防偽標記，再加上與其他高科技防偽手段的緊密結合，把新世紀的防偽技術推向了新的輝煌頂點。 

　　綜上所述，全息照相是一種不用普通光學成像系統的錄像方法，是六十年代發展起來的一種立體攝影和波陣面再現的新技術。由于全息照相能夠把物體表面發出的全部信息（即光波的振幅和相位）記錄下來，并能*再現被攝物體光波的全部信息，因此，全息技術在生產實踐和科學研究領域中有著廣泛的應用。例如：全息電影和全息電視，全息儲存、全息顯示及全息防偽商標等。 

　　除光學全息外，還發展了紅外、微波和超聲全息技術，這些全息技術在軍事偵察和監視上有重要意義。我們知道，一般的雷達只能探測到目標方位、距離等，而全息照相則能給出目標的立體形象，這對于及時識別飛機、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衰減很快，在不良的氣候下甚至于無法進行工作。為克服這個困難發展出紅外、微波及超聲全息技術，即用相干的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片，然后用可見光再現物象，這種全息技術與普通全息技術的原理相同。技術的關鍵是尋找靈敏記錄的介質及合適的再現方法。 

　　超聲全息照相能再現潛伏于水下物體的三維圖樣，因此可用來進行水下偵察和監視。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，也可用于醫療透視以及工業無損檢測測等。 

　　除用光波產生全息圖外，已發展到可用計算機產生全息圖。全息圖用途很廣，可作成各種薄膜型光學元件，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、抗污損等優點。 

　　全息照相的方法從光學領域推廣到其他領域。如微波全息、聲全息等得到很大發展，成功地應用在工業醫療等方面。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用。如用于研究火箭飛行的沖擊波、飛機機翼蜂窩結構的無損檢驗等。現在不僅有激光全息，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展。