全息照相
全息照相是一种新型的照相技术。早在1948年伽柏(D.Gabor)就提出了全息原理。60年代初激光的发明使全息技术得到迅速的发展,并在许多领域得到了广泛的应用。
全息照相无论从基本原理上,还是从拍摄和观察方法上都与普通照相有本质的区别。普通照相基于几何光学的透镜成像原理,它所记录的是物通过透镜成像后像平面上的光强分布,而失掉了光波的另一个信息——位相信息。因而只能呈现一个平面图像,而失去了立体感。全息照相是基于干涉、衍射的原理。它的关键是引入一束相干的参考光波,使其和来自物体的物光波有一定的夹角,在全息干版处相干涉,底片上以干涉条纹的形式记录下物光波的全部信息——强度和位相。这就是全息照相名称的由来。经过显影定影等处理后,底片上形成明暗相间的复杂的干涉条纹,这就是全息图。若用与参考光相同的光束以同样的角度照射全息图,全息图上密密的干涉条纹相当于一块复杂的光栅,在光栅的衍射光中,会出现原来的物光波,能形成原物体的立体像。因此,全息照相可分为全息记录和波前重现两个基本过程,它们的本质就是干涉和衍射。
全息照相的特点
由前面的讨论可见,与普通照相相比,全息照相主要有以下特点:
1、普通照相只记录物光波的强度,全息照相则记录物光波的全部信息。因而普通照相得到的是二维平面图像,全息照相得到的是三维的立体像。
2、普通成像中,物通过透镜成像在底片上,物、像之间有点点对应关系。全息照相中不用成像透镜,物像之间不存在点点对应关系。物上每一点发出的球面波照在整个底片上,反之,底片上每一点记录了所有的物点发出的光波。因而,如果全息图被打碎,其中任一碎片均能再现出像的全貌,只是分辨率有所降低。
3、改变物光与参考光夹角可以重复照多个像。
全息照相的工作条件
要记录一张较为满意的全息图,必须具备以下基本条件:
1、一个很好的相干光源:全息原理在1948年就已提出,但由于没有合适的光源而难以实现。激光的出现为全息照相提供了一个理想的光源,实验所用He-Ne、单模(TE00模)激光器,其相干长度约为20cm。为了保证物光和参考之间良好的相干性,应尽量使两束光光程相等。
2、一个稳定的工作系统:由于全息照相记录的是非常细密的干涉条纹,拍摄过程中极小的干扰都会引起条纹模糊,甚至无法记录。因此,拍摄过程中要求各光学元件与干版必须保持高度的稳定性。全息记录是在全息台上进行,全息台具有防震的功能。各元件都由磁性材料固定在全息台上。此外,气流通过光路,声波干扰及温度变化都会引起空气密度的变化,导致光程的不稳定,所以曝光时应避免大声喧哗、敲门、吹风等。
3、 高分辨率的感光底片:普通照相用的感光底片由于银化合物的颗粒较粗,每毫米只能记录50到100个条纹,不能记录全息照相中的细密条纹。全息照相用特制的高分辨率感光底片,卤化银干版分辨率达到3000条线/mm, 光致聚合物干版可以达到4000条线/mm。