全息照相與普通照相的區(qū)別以及運(yùn)用

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)榧す饩哂泻芎玫目臻g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，zui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，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，藥液千萬不能見光，保持在室溫20℃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（即光波的振幅和相位）記錄下來，并能*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?，F(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。