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光的干涉的应用 全息照相 1 全息照相历史 1948年 丹尼斯 盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法 随后用实验验证了这一想法 即全息术 并制成世界上第一张全息图 全息术在刚开始的十多年中进展缓慢 直到激光的出现使得全息术获得巨大进展 总结全息照相的发展 可以分为四个阶段 第一阶段是用水银灯记录同轴全息图 这时是全息照相的萌芽时期 主要原因是没有好的相干光源 再现像和共轭像不能分离 第二阶段是用激光记录 激光再现的全息照相 能够把原始像和共轭像分离 第三阶段是激光记录 白光再现的全息照相 主要有反射全息 象全息 彩虹全息及合全息 第四阶段是当前所致力的方向 就是白光记录全息图 2 普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体 让从物体上反射的光进入镜头 在感光底片上产生物体的像 感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度 但是 光是一种波 从被摄物体上各点反射出来的光不仅强度 它正比于光波振幅的平方 不同 而且位相也不同 全息照相就是一种既记录反射光的强度 又记录反射光的位相的照相术 这种照相术记录的是光波的振幅和位相的全部信息 所以称为全息照相 3 全息照相是应用光的干涉来实现的 它用激光 是良好的相干光 作光源 全息照相的原理如图所示 激光束被分成两部分 一部分射向被摄物体 另一部分射向反射镜 这束光叫参考光束 从物体上反射出来的光 叫做物光束 具有不同的振幅和相位 物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上 两束光发生干涉 在感光片上产生明暗的干涉条纹 感光片就成了全息照相 干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度 干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系 4 全息照相的原理决定了它有以下特点 三维性 因为全息图记录的是光波的全部信息 既振幅与相位同时记录在全息片上 图像具有显著的视差特性 可以看到逼真的三维图像 而普通的图像只是记录了振幅 得到的是二维平面图像 可分割性 全息照片被打碎后 它的任何一个碎片都能再现完整的被拍物体信息 因为全息照相过程中 物面和像面之间是点面对应的关系 形成的全息照片中每一个局部都包含了物体各点的信息 信息容量大 可以转动底片角度拍摄多次 再现时作同样转动不同角度可以出现不同图像 也可以不转动底片而改变被拍物体的状态进行多次曝光 再现时可以互补干扰的出现不同的图像 亮度可变性 全息图的亮度随再现光的亮度改变而改变 再现光愈强 象的亮度愈大 反之愈暗 可放大或缩小 因为衍射角与波长有关 用不同波长的光照射全息图 再现象就会出现放大或者缩小 5 全息照相技术有重要的实际应用 全息照相在一张感光片上可以重叠记录许多像 这为信息的大容量高度储存提供了可能 例如用全息照相方法可以把一本几百页的书的内容存储在只有指甲大小的全息照片上 全息照相在精密测量 无损检测 显微术等方面也得到应用 随着全息照相技术的
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