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光学全息照相应用及发展

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1、光学全息照相应用及发展摘要：全息照相是应用光的干涉来实现的，它用激光作光源，通过全息记录和再现过程实现，全息照相较之普通照相有许多优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息。所以全息照相技术有重要的实际应用。本文主要介绍全息照相的原理，以及相关的应用和发展。一、全息照相概述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。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。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。参考光二、全息照相的拍摄原理拍摄全息照片的基本光路大致如图。激光光源（波长为入）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹各处浓淡也就不同。关于相位：

2、如图，设O为物体上某一发光点。设参考光在a处的波动方程为：y = A cos（t +甲0）物光在0点处的波动方程为：y = A cos（ w t + 中）物光在a点处的波动方程为：y = A cos（ w t + 中-2兀r / 人）参考光与物光的相位差：5 = p _中+ 2兀r /人由干涉知：5中=（2 k + 1）兀处为暗条纹，解得r =人（2k + 1）兀+中 p /2兀5中=2 k兀处为明条纹，解得r =人（2k兀 + p - p ） / 2兀设a、b为相邻的两暗纹，由干涉知：a、b两处的物光与参考光必须都反相.因为a b 两处的参考光相同，所以其物光的波程差为入。由几何关系知：人=sin 0 dx.d = X / sin 0x由此可知：当。不同时，物光与参考光形成的干涉条纹的间距也不同，而。的大小又可以反映出物光光波的相位，再根据条纹的方向即可确定出物体的前后，上下，左右的位置。三、全息照相的观察原理观察全息照片的光路图如下：全息照片不同于普通照片，其底片不显示物体的形象，而是干涉条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同部分的透光性。观察时，需利用与拍照时同频率的光的衍射

3、原理。仍考虑相邻的两条纹a和b,此时二者为两透光缝。由惠更斯-菲涅耳原理知：处于同一波阵面上的a、b可以当成子波波源，其强度皆为激光光源的强度。沿原来从物体上O点发来的物光的方向的两束衍射光，由几何知识知其光程差恰为入。由发光点O在底片上各处造成的透光缝透过的光形成的衍射条纹会使人眼感到原来的O点处有一发光点0,。所有发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到一个处于原来位置的完整的立体虚像。四、全息摄影的应用全息照相是一种不用普通光学成象系统的录象方法，是六十年代发展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。由于全息照相能够把物体表面发出的全部信息（即光波的振幅和相位）记录下来，并能完全再现被摄物体光波的全部信息，因此，全息技术在生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用。例如：全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等。除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此，备受人们的重视。但是由于可见

4、光在大气或水中传播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同。技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。由于对可见光不透明的物体，往往对超声波透明，因此超声全息可用于水下的军事行动，也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。除用光波产生全息图外，已发展到可用计算机产生全息图。全息图用途很广，可作成各种薄膜型光学元件，如各种透镜、光栅、滤波器等，可在空间重叠，十分紧凑、轻巧，适合于宇宙飞行使用。使用全息图贮存资料，具有容量大、易提取、抗污损等优点。全息照相的方法从光学领域推广到其他领域。如微波全息、声全息等得到很大发展，成功地应用在工业医疗等方面。地震波、电子波、X射线等方面的全息也正在深入研究中。全息图有极其广泛的应用。如用于研究火箭飞行的冲击波、飞机机翼蜂窝结构的无损检验等。现在不仅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人们能看到景物的各个侧面。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。参考文献：1 张三慧波动与光学2 美H.M.Smith全息光学原理3 杨维纮力学

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