上世紀(jì)八十年代初，法國在世界各地舉辦了一次特別的攝影展覽，人們欣賞到了神奇莫測(cè)的全新的攝影作品：墻頭上，明明看見伸出了一只水龍頭，可是舉手前去擰一下，結(jié)果卻抓了個(gè)空;一只鏡框，里面什么圖像也沒有，可是當(dāng)一束光射過來，框里就出現(xiàn)一位美麗的姑娘，她緩緩地摘下眼鏡，向人們微笑致意;一只玻璃罩，里面空無一物，可是，在光的照射下，罩里馬上出現(xiàn)了愛神維納斯像……這就是神奇的全息攝影帶給人們的視覺沖擊。

全息攝影是一種利用波的干涉記錄被攝物體反射(或透射)光波的信息(振幅、相位)的照相技術(shù)。它是通過一束參考光和被攝物體上反射的光疊加在感光片上相遇時(shí)發(fā)生干涉，形成復(fù)雜的干涉條紋而成。底片上某點(diǎn)的明暗程度不僅記錄被攝物體反射光波的振幅(強(qiáng)度)，而且還記錄反射光波的相對(duì)相位。

一、全息照片的拍攝

全息攝影采用激光作為照明光源，并將光源發(fā)出的光分為兩束，一束直接射向感光片(稱為參考光)，另一束經(jīng)被攝物體反射后再射向感光片(稱為物光)，如圖1所示。這兩束光在感光片上疊加發(fā)生干涉，感光底片上各點(diǎn)的感光程度不僅隨兩束光的強(qiáng)度也隨兩束光的相位關(guān)系而不同，所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強(qiáng)度，也記錄了相位信息。因?yàn)榧す饩哂泻芎玫目臻g相干性和時(shí)間相干性，所以激光的出現(xiàn)，為全息攝影提供了一個(gè)理想的光源。

 

 

圖1

要獲得理想的全息照片，拍攝時(shí)，物光和參考光的光程差要盡量小，兩束光的光程差相等最好，最多不能超過2cm;兩束光的夾角最好在45°左右，因?yàn)閵A角越小，干涉條紋就越稀，這樣對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和感光材料分辨率的要求就低。

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，所以在拍攝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，條紋就會(huì)分辨不清，因此，拍攝時(shí)要盡可能地防止相機(jī)和被攝物體的抖動(dòng)。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。為此，在曝光時(shí)要禁止大聲喧嘩，不能隨意走動(dòng)，保持整個(gè)環(huán)境的安靜。

二、全息照片的再現(xiàn)

全息照片的再現(xiàn)方法是用一束頻率和傳輸方向與參考光束完全一樣的激光照射全息照片，就可以觀察到物體的立體圖像，如圖2所示。人從不同的角度看，可看到物體的不同側(cè)面，就好象看到真實(shí)的物體一樣，只是摸不到真實(shí)的物體。

 

 

圖2

全息照相再現(xiàn)的是一個(gè)精確復(fù)制的物光波，當(dāng)我們“看”這個(gè)物光波時(shí)，可以從各個(gè)視角觀察到再現(xiàn)立體像的不同側(cè)面，猶如看到逼真物體一樣，具有景深和視差。如果觀看并排的兩輛“奔馳”汽車的全息照片，當(dāng)我們改變觀察方向時(shí)，后一輛車被遮蓋部分就會(huì)露出來!一張全息照片相當(dāng)于從多個(gè)角度拍攝、聚焦成的許多張普通照片。因此，一張全息照片的信息量相當(dāng)于100張甚至1000張普通照片信息量的總和。

三、全息攝影的應(yīng)用

全息照片具有立體感強(qiáng)、形象逼真、信息量大等特點(diǎn)，所以全息攝影用途非常廣泛。

在我們的生活中，常常能看到全息攝影技術(shù)應(yīng)用的例子，比如在一些信用卡和紙幣上就有用全彩全息圖象技術(shù)制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖像，來實(shí)現(xiàn)防偽的目的。而模壓彩虹全息圖像，由于它的三維層次感強(qiáng)，并隨觀察角度而變化的彩虹效應(yīng)，其防偽功能更強(qiáng)。

把一些珍貴的文物用全息攝影技術(shù)拍攝下來，展出時(shí)可以真實(shí)地立體再現(xiàn)文物的全貌，參觀者欣賞時(shí)可以獲得更加全面的文物信息，而原物則可以妥善保存;大型全息圖片既可以展示轎車、衛(wèi)星以及各種三維廣告，亦可采用脈沖全息技術(shù)再現(xiàn)人物肖像，小型全息圖片可以戴在頸項(xiàng)上形成美麗裝飾。

除光學(xué)全息外，現(xiàn)在還發(fā)展了紅外、微波和超聲全息技術(shù)，這些技術(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)的方位、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)、艦艇等的特征有很大作用。超聲全息照相能再現(xiàn)潛伏于水下物體的三維圖像，由于對(duì)可見光不透明的物體，往往對(duì)超聲波透明，因此可用來進(jìn)行水下偵察和監(jiān)視，也可用于醫(yī)療透視及工業(yè)無損檢測(cè)等。

目前，地震波、電子波、X射線等方面的全息技術(shù)也正在深入研究之中，它們有著極其廣泛的應(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，都取得了良好的效果。

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