全息拍照
全息拍照是一種新型的拍照技術。早在1948年伽柏(D.Gabor)就提出了全息原理。60年代初激光的發明使全息技術得到迅速的發展全息照相實驗視頻,并在許多領域得到了廣泛的應用。
全息拍照無論從基本原理上,還是從拍攝和觀察技巧上都與普通拍照有本質的區別。普通拍照基于幾何光學的透鏡成像原理,它所記錄的是物通過透鏡成像后像平面上的光強分布,而失掉了光波的另一個信息——位相信息。因此只能呈現一個平面圖象,而喪失了立體感。全息拍照是基于干涉、衍射的原理。它的關鍵是引入一束相干的參考光波,使其和來自物體的物光波有一定的傾角,在全息干版處相干涉,底片上以干涉白色的方式記錄下物光波的全部信息——強度和位相。這就是全息拍照名稱的來由。經過定影顯影等處理后,底片上產生疏密相間的復雜的干涉白色,這就是全息圖。若用與參考光相同的光束以同樣的角度照射全息圖,全息圖上密密的干涉白色相當于一塊復雜的光柵,在光柵的衍射光中,會出現原先的物光波,能產生原物體的立體像。為此,全息拍照可分為全息記錄和波前再現兩個基本過程,它們的本質就是干涉和衍射。
全息拍照的特征
由上面的討論可見,與普通拍照相比,全息拍照主要有以下特性:
1、普通拍照只記錄物光波的硬度,全息拍照則記錄物光波的全部信息。因此普通拍照得到的是二維平面圖象,全息拍照得到的是三維的立體像。
2、普通成像中,物通過透鏡成像在底片上,物、像之間有點點對應關系。全息拍照中不用成像透鏡,物像之間不存在點點對應關系。物上每一點發出的球面波照在整個底片上,反之,底片上每一點記錄了所有的物點發出的光波。因此,倘若全息圖被擊碎,其中任一碎片均能重現出像的概貌,只是碼率有所增加。
3、改變物光與參考光傾角可以重復照多個像。
全息拍照的工作條件
要記錄一張較為滿意的全息圖,必須具備以下基本條件:
1、一個挺好的相干光源:全息原理在1948年就已提出,但因為沒有合適的光源而無法實現。激光的出現為全息拍照提供了一個理想的光源,實驗所用He-Ne、單模(TE00模)激光器,其相干寬度約為20cm。為了保證物光和參考之間良好的相干性,應盡量使兩束光光程相等。
2、一個穩定的工作系統:因為全息拍照記錄的是極其細密的干涉白色,拍攝過程中極小的干擾就會導致白色模糊,甚至難以記錄。因而,拍攝過程中要求各光學器件與干版必須保持高度的穩定性。全息記錄是在全息臺上進行,全息臺具有防震的功能。各器件都由磁性材料固定在全息臺上。據悉,氣流通過光路全息照相實驗視頻,聲波干擾及濕度變化就會導致空氣密度的變化,造成光程的不穩定,所以爆光時應防止小聲喧嚷、敲門、吹風等。
3、高碼率的感光底片:普通拍照用的感光底片因為銀化合物的顆粒較粗,每毫米只能記錄50到100個白色,不能記錄全息拍照中的細密白色。全息拍照用特制的高幀率感光底片,鹵化銀干版碼率達到3000條線/mm,光致聚合物干版可以達到4000條線/mm。