全息照相技術的起源及全息照相實驗介紹

全息照相

全息照相是一種新型的照相技術。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，并在許多領域得到了廣泛的應用。

全息照相無論從基本原理上，還是從拍攝和觀察方法上都與普通照相有本質的區別。普通照相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。因而只能呈現一個平面圖像，而失去了立體感。全息照相是基于干涉、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夾角，在全息干版處相干涉，底片上以干涉條紋的形式記錄下物光波的全部信息——強度和位相。這就是全息照相名稱的由來。經過顯影定影等處理后，底片上形成明暗相間的復雜的干涉條紋，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條紋相當于一塊復雜的光柵，在光柵的衍射光中，會出現原來的物光波，能形成原物體的立體像。因此，全息照相可分為全息記錄和波前重現兩個基本過程，它們的本質就是干涉和衍射。

全息照相的特點

由前面的討論可見，與普通照相相比，全息照相主要有以下特點：

1、普通照相只記錄物光波的強度，全息照相則記錄物光波的全部信息。因而普通照相得到的是二維平面圖像，全息照相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。全息照相中不用成像透鏡，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。因而，如果全息圖被打碎，其中任一碎片均能再現出像的全貌，只是分辨率有所降低。

3、改變物光與參考光夾角可以重復照多個像。

全息照相的工作條件

要記錄一張較為滿意的全息圖，必須具備以下基本條件：

1、一個很好的相干光源：全息原理在1948年就已提出，但由于沒有合適的光源而難以實現。激光的出現為全息照相提供了一個理想的光源，實驗所用He-Ne、單模（TE00模）激光器，其相干長度約為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：由于全息照相記錄的是非常細密的干涉條紋，拍攝過程中極小的干擾都會引起條紋模糊，甚至無法記錄。因此，拍攝過程中要求各光學元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。各元件都由磁性材料固定在全息臺上。此外，氣流通過光路，聲波干擾及溫度變化都會引起空氣密度的變化，導致光程的不穩定，所以曝光時應避免大聲喧嘩、敲門、吹風等。

3、 高分辨率的感光底片：普通照相用的感光底片由于銀化合物的顆粒較粗，每毫米只能記錄50到100個條紋，不能記錄全息照相中的細密條紋。全息照相用特制的高分辨率感光底片，鹵化銀干版分辨率達到3000條線/mm， 光致聚合物干版可以達到4000條線/mm。