什么是全息摄影？该如何介绍全息摄影

什么是全息照相？

全息照相是利用波的干涉记录波的振幅和相位的照相。这与普通照相不同，是利用光的干涉原理，把一束相干光（通常用激光）分解成两束：一束照射到被摄物体上，从物体反射的光照射到感光片上；另一束则从不同的方向直接照射到感光片上，这束光称为参考光。

这种照相称为“全息图”，全息图没有被摄物体的形象，用显微镜可以看出其上布满了干涉条纹。这种干涉条纹十分细密，所以须用高分辨本领的感光材料作全息照相的记录介质。如用与原来参考光相同的光束照射全息图，则光束通过全息图上的干涉条纹（相当于衍射光栅）发生衍射，若对着原来的物体光波传播的方向上观察，可见物体的虚像，好像物体仍在原处。衍射后还有一会聚的光波，可在屏上形成物体的实像，称为“共轭像”。

这种重新构成原光波的效应称为“波前重建”。全息照相再现的图像具有三维立体感。这是因为在波前重建过程中再现了具有原来的三维空间特性的物光波。

该如何介绍全息摄影？

全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。

两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。

全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。光波是一种电磁波，它在传插中带有振幅和相位的信息。普通照相是用感光材料(如照相底片)作记录介质，用透镜成象系统(如照相机)使物体在感光材料上成象。

它所记录的只是来自物体的光波的强度分布图象，即振幅的信息，而不包括相位的信息。因此普通照相只能摄取二维(平面)图象。为要同时记录光波的振幅和相位的信息，可借助于一束相干的参考光，利用物光和参考光的光程差，以确定两束光波之间的相位差。

因此借助参考光,便可记录来自物体的光波的振幅和相位的信息。光源必须是相干光源：通过前面分析知道，全息照相是根据光的干涉原理，所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现，为全息照相提供了一个理想的光源。

这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性，实验中采用He-Ne激光器，用其拍摄较小的漫散物体，可获得良好的全息图。全息照相系统要具有稳定性：由于全息底片上记录的是干涉条纹，而且是又细又密的干涉条纹，所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，甚至使干涉条纹无法记录。比如，拍摄过程中若底片位移一个微米，则条纹就分辨不清，为此，要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。

另外，气流通过光路，声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此，在曝光时应该禁止大声喧哗，不能随意走动，保证整个实验室绝对安静。我们的经验是，各组都调好光路后，同学们离开实验台，稳定一分钟后，再在同一时间内曝光，得到较好的效果。物光与参考光应满足：物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程相等最好，最多不能超过50px，调光路时用细绳量好;两束光之间的夹角要在30°～60°之间，最好在45°左右，因为夹角小，干涉条纹就稀，这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低;两束光的光强比要适当，一般要求在1∶1～1∶10之间都可以，光强比用硅光电池测出。

使用高分辨率的全息底片：因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹，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银化物的颗粒较粗，每毫米只能记录50～100个条纹，天津感光胶片厂生产的I型全息干板，其分辨率可达每毫米3000条，能满足全息照相的要求。全息照片的冲洗过程：冲洗过程也是很关键的。我们按照配方要求配药，配出显影液、停影液、定影液和漂白液。

上述几种药方都要求用蒸馏水配制，但实验证明，用纯净的自来水配制，也获得成功。冲洗过程要在暗室进行，药液千万不能见光，保持在室温20℃在右进行冲洗，配制一次药液保管得当可使用一个月左右。全息技术应用到照相领域要远远优越于普通的照相，普通照相是根据透镜成像原理，把立体景物“投影”到平面感光底板上，形成光强分布，记录下来的照片没有立体感，因为从各个视角看照片得到的像完全相同。

全息照相再现的是一个精确复制的物光波，当我们“看”这个物光波时，可以从各个视角观察到再现立体像的不同侧面，犹如看到逼真物体一样，具有景深和视差。如果拍摄并排的两辆“奔驰”汽车模型，那么当我们改变观察方向时，后一辆车被遮盖部分就会露出来。难怪人们在展览会会为一张“奔驰”汽车拍摄的全息图而兴奋不已：“看见汽车的再现像，好像一拉车门就可以就坐上‘奔驰’，太精彩了!” 一张全息图相当于从多角度拍摄、聚焦成的许多普通照片，在这个意义一张全息的信息量相当100张或1000张普通照片。

用高倍显微镜观看全息图表面，看到的是复杂的条纹，丝毫看不到物体的形象，这些条纹是利用激光照明的物体所发出的物光波与标准光波(参考光波)干涉，在平面感光底板上被记录形成的，即用编码方法把物光波“冻结”起来。一旦遇到类似于参考光波的照明光波照射，就会衍射出成像光波，它好像原物光波重新释放出来一样。所以全息照相的原理可用八个字来表述：“干涉记录，衍射再现”。

什么是全息摄影？

普通照相只能记录景物表面的光的强弱(振幅)信息，因此照片只反映了光的信息的一部分，是一幅二维空间的平面图像。应用激光的全息照相技术，能够记录景物表面的光的全部信息——包括强弱信息和相位信息。

用全息摄影技术从几个角度拍摄的景物，栩栩如生，有逼真的立体感。更有趣的是，把视点上下左右移动时，人们就仿佛看到了真的物体一样，甚至从侧面还能看到原来物体被遮住的一面。因此，我们对着一幅全息照片，不仅能看到景物的正面，还能看到景物的侧面、背面。不用镜头的全息摄影逼真的程度，使得原来人们认为能忠实记录物体的、用镜头的普通摄影“自愧不如”。

全息照相是什么？

一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。

为了满足产生光的干涉条件，通常要用相干性好的激光作光源 ，而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。感光片显影后成为全息图。全息图并不直接显示物体的图像。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射，可以在适当的角度上观察到原物的像。

这是因为激光束在全息图的干涉条纹上衍射而重现原物的光波。再现的像具有三维立体感。在摄制全息图时感光片上每一点都接收到整个物体反射的光，因此，全息图的一小部分就可再现整个物体。

用感光乳胶厚度等于几个光波波长的感光片，可在乳胶内形成干涉层，制成的全息图可用白光再现。如果用红、绿和蓝三种颜色的激光分别对同一物体用厚乳胶感光片上摄制全息照片，经适当的显影处理后，可得到能在白光（太阳光或灯光）下观察的有立体感和丰富色彩的彩色全息图。全息摄影在信号记录、形变计量、计算机存储、生物学和医学研究、军事技术等领域得到广泛的应用。

全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片， 另一束经被摄物的反射后再射向感光片。

两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。

全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。80年代初，法国全息摄影展在世界各地展览，人们欣赏到了神奇莫测的全息摄影。墙头上，看来明明伸出了一只水龙头，举手前去拧一下，结果是抓了个空；一只镜框，里面没有什么图像，可是当一束光射过来，框里就出现一位美丽的姑娘，她缓慢地摘下眼镜，正向人微笑致意；一只玻璃罩，里面空无一物，可是，在光的照射下，罩里马上现出维纳斯像；在镜框上，玻璃罩内，图像还在不断地变换。 [编辑本段]历史凡是见过法国肖维岩洞(Chauvet Cave)中的那些史前绘画的人，无不为那细微的明暗变化、运用自如的透视法和优雅流畅的线条所折服。

这些原始人用赭石绘制于32000年前的犀牛、狮子和熊，虽经岁月侵蚀，却依然能够给人带来极大的视觉撼动。但是，并不是所有人都像让-马林·肖维和他的两位朋友那么运气:当他们在1994年12月18日于偶然之中发现了这个岩洞的时候，所有的岩洞都为他们敞开大门，所有的绘画都无条件展现在他们简陋的探照灯下。然而，当这一发现被公之于众，并作为当年最伟大的考古和艺术发现之一被法国政府斥巨资加以研究保护之后，肖维岩洞的大门却对公众关闭了。连从事相关研究的专家，在入洞考察之前，都不但要经过繁琐的审批过程，还要披挂齐全，做足保护功夫，并且保证不能接触洞壁。

普通人就更无缘一睹真容，只能望着杂志上平板的图片凭空摹想了。不过，居住在古老的葡萄酒之乡波尔多城郊小镇上的伊夫·根特及其兄弟菲力普·根特却可能用他们的全息照片将这一切变为历史。一个世纪以前，当电报的发明人塞缪尔·摩尔斯第一次见到使用银版照相术拍摄下来的照片时，曾惊讶地认为，如此逼真的图像决不应当被称作大自然的复制品，它们就是自然本身的一部分。

在如今见多识广的人们眼中，摩尔斯的反应未免有些大惊小怪。在这个数码相机能充分展现其魅力的时代中，没人会像当初圣彼得堡中初见照片的人们那样，害怕照片中的人会对自己眨眼睛，看出自己的想法。但是，当南巴黎大学的化学物理学家和胶片感光专家杰奎琳·贝洛妮(Jacqueline Belloni)在一次学术会议上将伊夫·根特制作的一幅蝴蝶的全息照片展示给大家时，一位恰巧同时也是蝴蝶标本收集爱好者的物理学家却非常费解地问她，到底为什么要在作学术报告时候展示这种鳞翅类昆虫的标本盒子。

那位物理学家无论如何都不肯相信这只不过是一幅全息照片。 其实，那位物理学家的惊疑也在情理之中，尽管全息摄影术对大多数人而言早就不是一个新鲜概念。早在激光出现以前，1948年伽伯为了提高电子显微镜的分辨本领而提出了全息的概念，并开始全息照相的研究工作。1960年以后出现了激光，为全息照相提供了一个高亮度高度相干的光源，从此以后全息照相技术进入一个崭新的阶段。

相继出现了多种全息的方法，不断开辟全息应用的新领域。伽伯也因全息照相的研究获得1971年的诺贝尔物理学奖金。无论是全息摄影，还是最早的银版照相术，它们的奥秘都在对光的记录。

所有的光都拥有三种属性，它们分别是光的明暗强弱、光的颜色以及光的方向。早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化，而彩色照片在此之外，还能通过记录光的波长变化，反应出它的颜色。全息摄影是惟一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光技术，它能记录下光射到物体上再折射出来的方向，逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。然而，一直到根特兄弟的作品问世之前，所谓的真实再现一直都不过是理论上的。

或许是因为好的全息图像罕见而且难于生成，或许因为全息摄影的科学原理过于深奥，在全息摄影发明了半个世纪之后，它却仍然是一项充满了神秘色彩的技术。在一些媒体对伊夫·根特及其兄弟成就的报道中，有人将他们描述为“惟一真正实现了全息摄影的再现自然功能的人”，还有人说，他们的作品就像摩尔斯所说那样，是“大自然的一部分”。这些评论可能有些言过其辞，因为实际上，全世界也有许多其他人在从事着全息摄影的研究，国际全息图像制造者联合会(International Hologram Manufacturers Association)就是一个聚集了全球全息摄影专家和爱好者的组织。

但伊夫·根特毫无疑问是这些专家中的翘楚，在2001年冬季，这个联合会将“本年度最佳全息摄影作品”和“最新全息摄影技术”这两项最有分量的大奖颁发给了伊夫，就是最好的说明。一次在奥地利召开的全息摄影学术会议上，当根特兄弟发言并展示自己的作品时，“140多位经验丰富的全息摄影高手都充满钦佩之情地深吸了一口气”。菲力普在回忆当时的场景时不。