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激光全息照相中,能否在一張全息干板上依次記錄幾個(gè)物體/為什么?

更新時(shí)間:2023-10-19 文章作者:admin2 信息來(lái)源:http://wuliok.com 閱讀次數(shù):

不能。
全息干板上的物質(zhì)只能經(jīng)過(guò)一次曝光,在接受曝光之后不再具有二次曝光能力,即使使用其他波長(zhǎng)的光再次進(jìn)行曝光也不會(huì)得到記錄。QMC物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

什么是全息照片?

全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息,此即拍攝過(guò)程:被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產(chǎn)生干涉,把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理程序后,便成為一張全息圖,或稱(chēng)全息照片;其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息,這是成象過(guò)程:全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵,在相干激光照射下,一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)象,即原始象(又稱(chēng)初始象)和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng),具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息,故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像,通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。
全息原理是“一個(gè)系統(tǒng)原則上可以由它的邊界上的一些自由度完全描述”,是基于黑洞的量子性質(zhì)提出的一個(gè)新的基本原理。其實(shí)這個(gè)基本原理是聯(lián)系量子元和量子位結(jié)合的量子論的。其數(shù)學(xué)證明是,時(shí)空有多少維,就有多少量子元;有多少量子元,就有多少量子位。它們一起組成類(lèi)似矩陣的時(shí)空有限集,即它們的排列組合集。全息不全,是說(shuō)選排列數(shù),選空集與選全排列,有對(duì)偶性。即一定維數(shù)時(shí)空的全息性完全等價(jià)于少一個(gè)量子位的排列數(shù)全息性;這類(lèi)似“量子避錯(cuò)編碼原理”,從根本上解決了量子計(jì)算中的編碼錯(cuò)誤造成的系統(tǒng)計(jì)算誤差問(wèn)題。而時(shí)空的量子計(jì)算,類(lèi)似生物DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙共軛編碼,它是把實(shí)與虛、正與負(fù)雙共軛編碼組織在一起的量子計(jì)算機(jī)。這可叫做“生物時(shí)空學(xué)”,這其中的“熵”,也類(lèi)似“宏觀的熵”,不但指混亂程度,也指一個(gè)范圍。時(shí)間指不指一個(gè)范圍?從“源于生活”來(lái)說(shuō),應(yīng)該指。因此,所有的位置和時(shí)間都是范圍。位置“熵”為面積“熵”,時(shí)間“熵”為熱力學(xué)箭頭“熵”。其次,類(lèi)似N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列,與N數(shù)行和N數(shù)列的行列式或矩陣類(lèi)似的二元排列,其中有一個(gè)不相同,是行列式或矩陣比N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列少了一個(gè)量子位,這是否類(lèi)似全息原理,N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列是一個(gè)可積系統(tǒng),它的任何動(dòng)力學(xué)都可以用低一個(gè)量子位類(lèi)似N數(shù)行和N數(shù)列的行列式或矩陣的場(chǎng)論來(lái)描述呢?數(shù)學(xué)上也許是可以證明或探究的。

1、反德西特空間,即為點(diǎn)、線、面內(nèi)空間,是可積的。因?yàn)辄c(diǎn)、線、面內(nèi)空間與點(diǎn)、線、面外空間交接處趨于“超零”或“零點(diǎn)能”零,到這里是一個(gè)可積系統(tǒng),它的任何動(dòng)力學(xué)都可以有一個(gè)低一維的場(chǎng)論來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō),由于反德西特空間的對(duì)稱(chēng)性,點(diǎn)、線、面內(nèi)空間場(chǎng)論中的對(duì)稱(chēng)性,要大于原來(lái)點(diǎn)、線、面外空間的洛侖茲對(duì)稱(chēng)性,這個(gè)比較大一些的對(duì)稱(chēng)群叫做共形對(duì)稱(chēng)群。當(dāng)然這能通過(guò)改變反德西特空間內(nèi)部的幾何來(lái)消除這個(gè)對(duì)稱(chēng)性,從而使得等價(jià)的場(chǎng)論沒(méi)有共形對(duì)稱(chēng)性,這可叫新共形共形。如果把馬德西納空間看作“點(diǎn)外空間”,一般“點(diǎn)外空間”或“點(diǎn)內(nèi)空間”也可看作類(lèi)似球體空間。反德西特空間,即“點(diǎn)內(nèi)空間”是場(chǎng)論中的一種特殊的極限?!包c(diǎn)內(nèi)空間”的經(jīng)典引力與量子漲落效應(yīng),其弦論的計(jì)算很復(fù)雜,計(jì)算只能在一個(gè)極限下作出。例如上面類(lèi)似反德西特空間的宇宙質(zhì)量軌道圓的暴漲速率,是光速的8.88倍,就是在一個(gè)極限下作出的。在這類(lèi)極限下,“點(diǎn)內(nèi)空間”過(guò)渡到一個(gè)新的時(shí)空,或叫做pp波背景??删_地計(jì)算宇宙弦的多個(gè)態(tài)的譜,反映到對(duì)偶的場(chǎng)論中,我們可獲得物質(zhì)族質(zhì)量譜計(jì)算中一些算子的反常標(biāo)度指數(shù)。

2、這個(gè)技巧是,弦并不是由有限個(gè)球量子微單元組成的。要得到通常意義下的弦,必須取環(huán)量子弦論極限,在這個(gè)極限下,長(zhǎng)度不趨于零,每條由線旋耦合成環(huán)量子的弦可分到微單元10的-33次方厘米,而使微單元的數(shù)目不是趨于無(wú)限大,從而使得弦本身對(duì)應(yīng)的物理量如能量動(dòng)量是有限的。在場(chǎng)論的算子構(gòu)造中,如果要得到pp波背景下的弦態(tài),我們恰好需要取這個(gè)極限。這樣,微單元模型是一個(gè)普適的構(gòu)造,也清楚了。在pp波這個(gè)特殊的背景之下,對(duì)應(yīng)的場(chǎng)論描述也是一個(gè)可積系統(tǒng)。
全息攝影是指一種記錄被攝物體反射波的振幅和位相等全部信息的新型攝影技術(shù)。普通攝影是記錄物體面上的光強(qiáng)分布,它不能記錄物體反射光的位相信息,因而失去了立體感。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,另一束經(jīng)被攝物的反射后再射向感光片。兩束光在感光片上疊加產(chǎn)生干涉,感光底片上各點(diǎn)的感光程度不僅隨強(qiáng)度也隨兩束光的位相關(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,也記錄了位相信息。人眼直接去看這種感光的底片,只能看到像指紋一樣的干涉條紋,但如果用激光去照射它,人眼透過(guò)底片就能看到原來(lái)被拍攝物體完全相同的三維立體像。一張全息攝影圖片即使只剩下一小部分,依然可以重現(xiàn)全部景物。全息攝影可應(yīng)用于工業(yè)上進(jìn)行無(wú)損探傷,超聲全息,全息顯微鏡,全息攝影存儲(chǔ)器,全息電影和電視等許多方面。

全息攝影的拍攝要求

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(guò)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(guò)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(wú)法記錄。比如,拍攝過(guò)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(guò)光路,聲波干擾以及溫度變化都會(huì)引起周?chē)諝饷芏鹊淖兓?。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)室絕對(duì)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(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái),穩(wěn)定一分鐘后,再在同一時(shí)間內(nèi)爆光,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,兩束光的光程相等最好,最多不能超過(guò)2cm,調(diào)光路時(shí)用細(xì)繩量好;兩速光之間的夾角要在30°~60°之間,最好在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3000條,能滿足全息照相的要求。

(5)全息照片的沖洗過(guò)程

沖洗過(guò)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(lái)水配制,也獲得成功。沖洗過(guò)程要在暗室進(jìn)行,藥液千萬(wàn)不能見(jiàn)光,保持在室溫20℃左右進(jìn)行沖洗,配制一次藥液保管得當(dāng),可使用一個(gè)月左右。QMC物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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