全息照相课外素材.doc

全息照相发展的背景与历史在普通照相术中，一束普通的光从物体上反射，落到能感光的照相底片上，底片上感光之处变黑，如此便形成一张负片。由负片再形成正片，它是一种平坦的二维图像。假定将这样的一束光一劈为二，一部分射中一个物体，且在反射时带有因该物体的影响而产生的规则性。第二部分则为一块平面镜所反射，它完全没有任何不规则性。记下了这两束光之间的干涉情况。记录着这种干涉图案的底片仿佛什么也没有，但是如果使光透过它，那么这些光就会呈现出上述干涉特征，并产生一个三维像，然后就可以从各种不同角度用普通的方法将它拍摄下来。这种想法最初是旅英匈牙利物理学家伽博于年研究出来的，他称之为holography.该词源于希腊语，本意是“完全的摹写”，汉语中译作“全息照相术”。它把像完全记录下来了。而不只记录一部分。但是用普通的光并不能实现伽博的想法，因为在普通光产笺干涉将会混乱不堪，因此不能给出清晰的像。后来由于激光的使用使这种现象得以改观。激光束具有同一的波长，它们全都在同一方向上运动。年，密西根大学的利恩和厄帕特尼克斯用激光产生了第一幅全息图。从那时起，全息照相订已经提高到这样的程度：不仅有可能实现彩色全息照相术，而且由激光产生的干涉条纹拍摄后，可以用普通光来重视。全息照相原理一般照相机照出的照片都是平面的，没有立体感。用物理术语来说，得到的仅是二维图像，很多信息都失去了。当激光出现后，人类才第一次得到了全息照片。所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。全息照片和普通照片截然不同。用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹。可是若用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物。更奇妙的是，从不同的角度去观察，就可以看到原来物体的不同侧面。而且，如果不小心把全息照片弄碎了，那也没有关系。随意拿起其中的一小块碎片，用同样的方法观察，原来的被摄物体仍然能完整无缺地显示出来。全息照相的原理是利用光的干涉原理，利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息。这个理论很早就有人提出过，但只有激光才能达到它所要求的高度单色性。因此，只有在激光器诞生以后人们才实现了这一梦想。1) 全息照相过程分全息记录和波前再现两步。(2)全息记录依据的是干涉原理，物光波与参考光波相干迭加而产生了干涉条纹，干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状，间距，位置)记录了物光波前的位相分布。就是说，全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的亮暗和位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布，而不能直接记录位相分布。全息照相之所以能够记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。所以确切地说，全息照相记录下来的是两光波之间位相差的分布，或者用无线电技术的术语来说，全息图的记录过程是通过物光波对参考光波的调制来完成的。要想再现物光波前，还需进行解调，全息图再现过程,实质上就是这种解调过程。(3)波前再现的过程是光的衍射过程，照明光波经全息图衍射后出现一个复杂的光波场。在干涉底片作线性处理的条件下，全息图的衍射场总含有三种主要成分，即物光波的再现(+1级波),物光波的共轭波(-1级波),照明光波的照直前进(0级波).在离轴记录和重现的全息照相装置中，这三列衍射波在空间彼此分离，互不干扰，便于人们用眼睛或镜头观测物光波的虚像或其共轭波的实像。(4)无源空间边值定解是惠更斯-菲涅耳原理的实质，它是理解全息图衍射波引起观测效果的理论基础。波前函数的相因子判断法，也是分析全息图衍射场的一种有效手段。(5)作为一门技术，全息照相还有许多重要问题值得研究讨论，如成像质量问题，放大率问题，体全息图，二次曝光全息图，时间平均全息图，以及拍摄一张高质量的全息图所必须保证的一系列实验条件等，这里就不作介绍了。全息照相技术三维多重体全息存储利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。防伪全息技术Holographicanti-counterfeitingtechniques:具有防伪功能的全息技术。 全息术（Holography)是指应用光的干涉和衍射原理,将物体发出的光波以涉条纹的形式记录下来成为全息图,并在一定的条件下再现出和原物逼真的三维衍射像的技术.由于记录了物体光波的振幅和相位信息,因而称为全息术或全息照相。 全息术应用在防伪方面,形成了防伪全息技术.国内目前主要应用的属于彩虹全息技术.彩虹全息术是用激光记录全息图，用白光照明再现单色像的一种全息术。它的基本特点是在记录系统中运用狭缝限制再现光波，使光波的色模糊减小，从而实现白光再现单色像。随着观察角的变化像的颜色可以连续发生红绿兰的变化，像雨后天空中的彩虹一样，因而叫彩虹全息。彩虹全息图的一个很重要的特点是适合应用模压复制的方法来大批量生产，这样生产的全息图称为模压全息图。其制作可分为三个阶段：首先拍摄一个浮雕型的彩虹全息图作为母版；然后将其上的浮雕全息图经过电铸转移到金属镍上，制成一批镍压模；最后在透明塑料或镀铝的聚脂膜上压制成透射或反射浮雕全息图。一个镍压模可连续压印百万次以上。 一个压制在透明塑料上的彩虹全息图可应用金属化的方法生成镜面使透射光反射回来，这时照明光和观察方向都在观察者这一侧，便于观看。近年又有透明全息图问世，它是在普通彩虹全息图的基础上的革新。其中的一种是将聚酯薄膜上的铝层做成网点状并控制网点密度，在再现光下使有金属的网点处有光反射，在非金属网点处形成光的透射，并调整透射与反射之比，使透过全息图的同时还能看到图下掩盖的图文。目前已在美国加州驾驶证、印尼警察工作证及我国大陆与台湾的身份证上使用。 另一种是在全息图条纹上镀上多层透明介质，使其在一定的视角上可看到全息图；而在另一视角上几乎成了透明膜，并显露出下面覆盖的图文，可用于证件、护照上。我国自80年代末引进第一条激光全息图像生产线以来，所生产的激光防伪标识在防伪打假中曾一度发挥作用。以后由于各地蜂拥而起，目前能生产此类标识的厂家有数百个，由于技术上、管理上存在的诸多问题，使得有些真的标识不易识别，一些仿造的标识又能以假乱真，降低了激光全息标识在人们心目中原有的地位。但如能加强管理、改进技术、生产高质量的全息图，仍不失为一种简便的防伪方法。 目前又研制成计算机全息图、双光束雕刻全息图、真彩色全息图、合成全息图、密码全息图（用一激光笔可读出图中的信息）等等，还有可食用的全息图可用于药片防伪。应用上述的激光彩虹全息图制版技术和模压复制技术，在商标产品、证券、文件或它们的封装之上制作上去含有可见的或不可见的文字、图像、暗记或信息的标识，便称为激光彩虹全息防伪标识。全息制版技术Holographicmastering利用全息学原理制作全息图母版的技术. 含彩虹全息技术、光信息处理及光学变换技术、色彩控制及多通道技术、计算全息技术及脉冲全息技术等.例如:彩虹全息、三维多色、消色差、真彩色全息图、计算机制全息图等.叠印技术MultipleTechniques 在全息产品上再次印刷、或在全息制版过程中通过非全息技术制作特殊效果图形(通过全息模压技术批量复制)的技术.含各类防伪油墨的应用及揭启自检技术及其他可施加于全息母版(光刻胶版或镍版),并可通过模压技术进行批量图象转移的技术.材料技术或转移技术Materialsandtransfertechniques 采用特殊材料(如纸或特殊镀膜等)做为基材、或采用特殊复制手段制作全息图的技术.例如用不干胶将全息图贴附在硅油纸上,以备使用,或直接将全息图做在纸上,用作包装等.美国有一家立体食品公司，他们的设计师独出心裁地把“光”和“甜味”结合在一起，创制出一种令人叹服的新奇糖果，名曰“全息糖果”。这种糖果的制造过程十分特别，他们要在巧克力和糖果的表面镶上一条条极细的波纹。当光线照射到这些波纹上时，便会自动扩散，形成神奇的全息影像。该公司还打算与好莱坞及其他食品商合作，使儿童电影中的某些场面得以在糖果上重现。若在糖果内层加上各式全息影像，更可使糖果在溶化时出现不同的影像，这无疑非常神奇有趣。清朝全息相片之谜清朝时候，有个姓汪的官员外出，乘马车走在一处河堤上。天空忽然阴云密布，随即雷鸣电闪，大雨倾盆。汪某急忙让车子停在一棵大柳树下躲避。雨过天晴，汪某下车方便，回头时猛地看见车窗内有几个人影，心中不禁一惊。揭开车帘看，车厢里空无一人，仔细审视，原来人影是在车窗玻璃上。回家后，人影依然不散，家人都以为神异，就把这块玻璃取下供奉起来。20几年后，汪家的儿童用弓箭游戏，不小心打碎了玻璃。奇怪的是，每一块碎片上的影像仍然是完整的。汪某的外甥，翰林院侍读张亮基得到一块碎片，拿去给他的好友姚元之看。 姚元之把自己看到的情况记录下来，并收