激光与全息照相讲解
激光全息照相概论讲解
激光全息照相概论化学与化工学院化学3班翟夫朋学号：20061101142关键字：全息照相，发展史，特点，区别，普通照相，应用。
文章简介：通过回顾全息照相的发展史，引述全息照相的优点，进而总结全息照相的特点以及与普通照相间的区别，最后展望全息照相的应用。
一、全息照相的发展史全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的，其意义在于完整的记录。
盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题，即波前的记录和再现，但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。
1962年随着激光器的问世，利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术，有效地克服了当时全息图成像质量差的主要问题——孪生像，三维物体显示成为当时全息术研究的热点，但这种成像科学远远超过了当时经济的发展，制作和观察这种全息图的代价是很昂贵的，全息术基本成了以高昂的经费来维持不切实际的幻想的代名词。
1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术，掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。
彩虹全息图是一种能实现白光显示的平面全息图，与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相比，除了能在普通白炽灯下观察到明亮的立体像外，还具有全息图处理工艺简单、易于复制等优点。
二、全息照相的特点及与普通照相的区别1．全息照相过程分两步：全息记录和波前再现。
全息记录是一个干涉过程，全息再现是一个衍射过程。
全息照相用波动光学的规律来描述，而普通照相则是以几何光学的规律为基础。
2．普通照相底片所记录的仅是物体各点发出的光的光强（或振幅），而全息图记录的是物体各点的全部信息，包括振幅和位相，从而有可能使重现的物体的像是立体的。
普通照相过程中，物像之间是点点对应关系，即一个物点对应像平面中的一个像点。
虽然多个物点发出的光信号可以到达同一相点，但是普通照相底片仅能记录光强而不能记录位相，故无法从该像点上把不同物点的光信号识别出来。
全息照相原理及特点浅述
全息照相原理及特点浅述全息照相是一种通过记录和再现物体的三维信息的技术，它可以在二维介质上生成真实的三维影像。
全息照相的原理基于光的干涉、衍射和波动性。
全息照相的特点是能够还原出物体的完整三维信息，包括物体的形状、大小、纹理和光的反射特性等。
全息照相的原理是利用激光光源产生的相干光束，将被记录的物体分为两部分，一部分是被记录物体的参考光束，另一部分是与参考光束通过相干干涉的物体光束。
这两束光经过干涉后形成干涉图样，然后将干涉图样记录在光敏材料上，形成全息图。
当全息图被照射时，可以通过光的衍射效应将全息图中的信息还原出来，形成物体的三维影像。
全息照相的特点有以下几个方面：1. 真实性：全息照相能够还原出物体的真实三维影像，使观察者感觉到仿佛物体就在眼前。
这是因为全息照相记录了物体的全部信息，包括物体的几何形状、大小和纹理等，而不仅仅是物体的表面信息。
2. 信息量大：全息照相能够记录大量的信息，可以同时记录物体的多个角度和多个深度。
这使得观察者可以从不同的角度和深度观察物体，获取更加全面的信息。
3. 色彩丰富：全息照相可以记录物体的光的反射特性，包括物体表面的颜色和光泽。
因此，在观察全息图时，可以看到物体的真实色彩，使观察者感受到更加真实的体验。
4. 镜像效应：全息照相生成的全息图具有镜像效应，即观察者可以从全息图的两侧观察物体的三维影像。
这种效应增加了观察物体的灵活性和便捷性，使观察者可以选择最佳的观察角度。
5. 长时间保存：全息照相生成的全息图可以长时间保存而不失真。
这是因为全息图是通过记录光的干涉图样来生成的，而不是通过物体本身的光来生成的。
因此，全息图可以保存很长时间而不会受到光的腐蚀和退色的影响。
总的来说，全息照相是一种具有很高真实性和信息量的三维影像记录技术。
它可以记录物体的完整三维信息，并能够在观察时还原出物体的真实形状、大小、纹理和光的反射特性等。
全息照相的特点使其在许多领域有着广泛的应用，如科学研究、艺术创作、教育培训和安全防伪等。
全息照相的原理与应用
全息照相的原理与应用全息照相，又被称为全息摄影，是一种利用光的干涉原理将物体真实的三维信息记录下来的技术。
它不同于传统的摄影方式，可以在照片中展现出物体的真实深度和逼真的立体效果。
本文将介绍全息照相的原理，以及其在科学、艺术和商业领域的应用。
一、全息照相的原理全息照相的原理基于光的干涉现象。
当两束光波（即参考光和物体光）相交时，它们会产生干涉条纹，同时记录下了物体的全息图像。
全息图片的关键特征是它可以包含物体的光传播路径信息，其中包括了物体的相位、振幅和角度等多种信息。
在全息照相过程中，首先需要使用激光等单色光源产生一束参考光。
这束光经过分光镜的反射和折射后，会与被拍摄物体上反射的物体光相遇。
在这个过程中，物体光会被参考光所改变，产生干涉条纹，形成全息图像。
为了记录下完整的光信息，照相底片或者光敏介质需要具备高分辨率和宽动态范围。
二、全息照相的应用1. 科学领域中的应用全息照相技术被广泛应用于科学研究中，特别是光学、物理学等领域。
它可以用来观察和研究微小物体的结构和运动，例如细胞、分子和原子等。
通过记录和分析全息图像，科学家们可以更好地理解物体的形态和特性。
2. 艺术领域中的应用全息照相在艺术创作中也有独特的应用。
全息照片可以展现出逼真的三维效果，使观众感受到身临其境的效果。
艺术家们可以利用全息技术来创作立体艺术品、立体影像等，为观众带来沉浸式的艺术体验。
全息照相由于其独特的艺术表现形式，也成为了一种独特的艺术创作媒介。
3. 商业领域中的应用全息照相在商业领域中有广泛的应用前景。
例如，它可以用于制作防伪标识，对抗盗版和伪造。
全息图像的复杂性使得它难以被复制和仿造，从而可以起到保护知识产权的作用。
此外，全息照相还可以应用于产品展示和广告宣传等领域，为产品增加立体感和高科技形象。
总结：全息照相通过光的干涉原理记录下物体的全息图像，具备逼真的立体效果。
它在科学、艺术和商业领域都有重要的应用价值。
科学家可以利用全息照相技术来研究微小物体的结构和特性，艺术家们可以利用全息技术创作出逼真的立体艺术品，商业领域可以利用全息照相来进行防伪标识和产品展示。
激光艺术和全息影像
• 1976 年，卡拉凡以象征的手法，用8瓦特的氩气激光光束连接了意大利的贝尔维德尔要 塞(Forte del Belvedere)和布鲁内莱斯基穹顶(Brunelleschi’s cupla)，他以蓝色之光作 为和平的纽带迈出了他在环境艺术中结合激光创作的第一步。该作品名为《环境为和平》。
• 1983 年，卡拉凡参加了在巴黎举行的电子展览，以两束绿色的激光光束连接了巴黎市立 现代美术馆和埃菲尔铁塔以及巴黎商业新区。在这件作品中，卡拉凡用象征的手法以激光 连接了一个城市的历史和现在。当激光穿过 这三个分别代表艺术、技术和商业的标志性 建筑时，是以艺术的方式呈现了城市从工业化向电子化的变迁。
Hale Waihona Puke 第四章 激光艺术与全息影像01 激光艺术概述
第一节 激光艺术概述
• 1960 年，一种神奇的光诞生了，它就是激光。激光的特点在于方向性极好，在传 播中始终像一条笔直的线，不易发散，光强也可以保证。激光由于其强大功效被 富有探索和创造精神的艺术家们使用在自己的艺术作品之中。
• 1965 年，激光第一次被应用于艺术领域之后，逐渐被艺术家们应用于室内外空间 的环境艺术和装置作品之中。在这些艺术实践中，激光作为一种“非物化”的媒 体一方面触发了艺术家们重新思考借用媒体实现艺术创作的虚实关系，另一方面 对激光特性的挖掘也加强了艺术家与相关领域科学家和技术人员的沟通协作。
浅谈激光全息照相技术及其应用
浅谈激光全息照相技术及其应用全息照相技术起源于二十世纪四十年代，英国科学家伽佰第一次获得了全息图及其再现像，为全息术的发展奠定了基础。
十几年后激光的出现，为全息提供了相干性很好的光源，激光全息照相技术得到了飞速的发展和广泛的应用。
从80年代激光全息技术传入我国并发展于防伪领域，90年代为激光全息防伪的鼎盛时期。
我们应用最多的激光全息图像是激光彩虹模压全息图，下面浅谈一下激光彩虹模压全息图的相关技术原理。
一、激光全息照相技术激光全息照相技术用途最广泛的是用来制作彩虹全息图，其制作过程分三阶段来完成，即激光全息照相母版制作、电铸金属模压版、彩虹全息图模压复制。
在这里，我们对这三阶段分别进行简单介绍。
1、激光全息照相原理激光全息照相是指用激光干涉的方法将我们需要的物体图像信息记录于感光载体上，再经过光的衍射等技术处理形成在可见光下也能再现的彩虹全息图的过程。
简单的说，激光全息照相就是干涉记录和衍射再现。
干涉记录激光器发出的相干性很好的激光束经过分光镜分为两束光，一束光被称为参考光，经过反射镜、扩束镜后照射在感光载体上（一般是光致抗蚀剂的光刻胶版）；另一束光被称为物光，经过光学镜组后照射在物体上，经过物体反射后的物光携带着物体的光信息，与参考光相遇在感光载体上，并在感光载体上形成干涉条纹。
这个干涉条纹记载了我们拍照物体的全部信息，包括光强信息和位相信息。
这个感光载体经过显影、定影，就是我们拍摄的激光全息照片。
这种照片在普通光照下是看不见图像的，只有在激光参考光束的照射下才能看见全息图像。
要想在普通光源条件下也能欣赏到精美的全息图，就必须进行第二步的拍摄过程，即衍射再现。
衍射再现激光器发出的光一分为二,一束再现光束(也就是二次拍摄的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一块开有水平狭缝的挡板,透过激光全息照片的再现光束穿过狭缝,照射到另一块新的感光载体上,并记录了激光全息照片的光信息；而另一束参考光与再现光相遇在新的感光载体上，也形成了含有光信息的干涉条纹。
《激光与全息照相》 讲义
《激光与全息照相》讲义一、激光的特性在探讨全息照相之前，我们先来了解一下激光。
激光，全称为“受激辐射光放大”，具有一系列独特的特性，这些特性使得它在众多领域都有着广泛的应用。
首先，激光具有高度的方向性。
普通光源发出的光通常向四面八方传播，而激光则几乎沿着一条直线传播。
这使得激光能够在很远的距离上保持较高的能量密度，从而可以用于长距离的通信、测距和定向等。
其次，激光的单色性极好。
也就是说，激光的波长非常单一，颜色非常纯净。
这一特性在光谱分析、激光医疗等领域具有重要意义。
再者，激光的相干性强。
相干性是指光波在时间和空间上的相位关系。
激光的相干性使得它可以产生清晰的干涉和衍射现象，为全息照相等技术提供了基础。
此外，激光还具有高亮度的特点。
其能量高度集中，能够在短时间内释放出巨大的能量。
二、全息照相的原理了解了激光的特性，接下来我们进入正题——全息照相。
全息照相是一种利用激光记录和再现物体三维信息的技术。
全息照相的原理基于光的干涉和衍射。
当一束激光被分成两束，一束称为物光，另一束称为参考光。
物光照射到物体上，被物体表面散射后与参考光在记录介质上相遇，发生干涉现象。
干涉条纹记录了物光和参考光的相位和振幅信息，从而形成了全息图。
全息图看起来像是一些复杂的条纹，但它实际上包含了物体的全部信息。
当用与参考光相同的光照射全息图时，通过衍射现象，就能再现出物体的三维图像。
与普通照相不同，普通照相只是记录了物体表面的光强分布，也就是物体的二维图像。
而全息照相记录的是包含相位信息在内的全部光学信息，因此能够再现出物体的三维立体图像。
三、全息照相的记录过程全息照相的记录过程可以分为以下几个步骤：1、准备工作首先，需要选择合适的激光光源，确保其具有良好的单色性和相干性。
同时，准备好记录介质，如全息干板。
2、光路布置将激光通过分光镜分成物光和参考光两束。
物光经过透镜等光学元件照射到被拍摄的物体上，参考光则直接照射到记录介质上。
全息照相实验原理
全息照相实验原理
全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录物体三维信息的技术。
它与传统
摄影不同，传统摄影只能记录物体的表面信息，而全息照相可以记录物体的全息信息，包括物体的形状、大小、深度等。
全息照相的原理非常复杂，下面我们将简要介绍一下全息照相的实验原理。
首先，进行全息照相实验需要一定的光学装置，包括激光器、分束镜、物体和
底片。
激光器产生的单色、相干光通过分束镜分成两束光，一束作为参考光，直接照射到底片上；另一束作为物体光，照射到物体上并被物体反射或透过后再照射到底片上。
这样，底片上就记录下了物体光和参考光的干涉图样。
其次，全息照相的实验原理涉及到光的干涉和衍射。
当物体光和参考光在底片
上相遇时，它们会发生干涉现象，形成一种交叠的光栅图样。
这种图样记录了物体的全息信息，包括物体的振幅和相位信息。
当人们观察这张底片时，利用适当的光源和角度，就可以重现出原始物体的全息图像。
最后，全息照相的实验原理还涉及到底片的处理和重现。
在实验中，底片需要
经过一系列的显影、定影和增透等化学处理，以便将干涉图样转化为可见的全息图像。
在观察全息图像时，需要利用适当的光源和角度，使得记录下的全息信息能够以最佳的方式重现出原始物体的三维形态。
总的来说，全息照相实验原理是利用光的干涉和衍射原理记录物体的全息信息，通过适当的光学装置和底片处理，可以实现对物体三维信息的记录和重现。
全息照相技术在科学研究、工程设计、艺术创作等领域都有着重要的应用，它为人们提供了一种全新的记录和展示物体信息的方式。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解全息照相的实验原理。
《激光与全息照相》 知识清单
《激光与全息照相》知识清单一、激光的基本原理激光，全称为“受激辐射光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），是 20 世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。
激光的产生基于原子的能级结构。
原子中的电子处于不同的能级，当电子从高能级向低能级跃迁时，会释放出光子。
而在激光的产生过程中，存在一个关键的步骤，那就是受激辐射。
处于高能级的原子在受到外来光子的激发时，会跃迁到低能级，并发射出一个与激发光子频率、相位、偏振方向完全相同的光子，这就是受激辐射。
通过在特定的光学谐振腔中实现受激辐射的不断放大和反馈，最终就形成了激光。
激光具有许多独特的性质。
首先，激光具有高度的方向性，它可以在很长的距离内保持狭窄的光束，几乎不发散。
其次，激光具有高亮度，其能量高度集中，使得在很小的区域内能够产生极高的功率密度。
此外，激光还具有单色性好的特点，即波长范围非常窄，频率单一。
最后，激光的相干性也非常出色，这意味着光波在空间和时间上的相位关系是高度确定的。
二、全息照相的原理全息照相是一种能够记录物体光波全部信息（包括振幅和相位）的新型照相技术。
普通照相只是记录了物体的光强分布，也就是振幅信息，而丢失了相位信息。
但全息照相则不同，它利用了光的干涉原理。
首先，通过分束器将一束激光分为两束，一束称为物光，照射到被拍摄的物体上，然后反射或散射的光到达记录介质；另一束称为参考光，直接照射到记录介质上。
物光和参考光在记录介质上相遇并发生干涉，形成复杂的干涉条纹。
这些干涉条纹不仅记录了物光的振幅信息，还包含了物光的相位信息。
当用与参考光相同的光照射已经记录了干涉条纹的记录介质时，就可以再现出原始物体的三维图像。
三、激光在全息照相中的作用激光在全息照相中起着至关重要的作用。
由于全息照相需要记录光波的相位信息，这就要求光源具有高度的相干性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4节 激光与全息照相
激光的产生
1、光的产生：原子获得能量后处于不稳定状态，会以光子 的形式向外发射能量，这个能量就是光。
2、自发发射：一般光源自发地发出光，所发出的光频率 不一、相差不稳定、方向不同。这种是自然 光，即普通光。 3、受激发射：原子受到外来光子的激发，会发射出与这个 外来光子“四同”（同频率、同相差、同偏 振、同传播方向）的光，这种就是激光。
“光刀” 激发核反应
全息照相的基本原理
全息照相概述
• “全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振 幅或强度，也包括相位。
• 普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应的强度 直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波的强度决 定。而全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录 了入射光波的相位。
• 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射） 光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般 的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分 为二，其中一束照到被拍摄的景物上。另一束直接照 到感光胶片即全息干板上。当光束被物体反射后，其 反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制 过程
全息照相的观察原理
• 全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的 形象,而是干涉条纹叠加后的图像。
冲洗时只是改变了不同部分的透光性。 观察时,需利用与拍照时同频率的光的衍射原理。 所有发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到一 个处于原来位置的完整的立体虚像。
• •
全息照相的特点
1.全息照片衍射形成的立体虚 像是一个真正立体的,当人眼换 一个位置时,便可以看到物体的 侧面像,即物体上原来被挡住的 部分也可以看到。 2.即使是全息照片的一块残 片,也可以看到整个物体的立体 象.因为拍摄照片时,物体上的 点发出的物光在整个底片上处 处与参考光发生干涉,也就是说, 在底片上处处都有某一点的记 录。
全息技术的应用
• 在全息照相的基础上，全息技术还扩展到红外、 微波、超声领域，进一步发展形成了全息干涉 术、彩色全息、及彩虹全息和周视全息等新的 全息技术。由于全息照相具有三维成像的特点， 可重复记录，而且，每一小块全息底片都能再 现物体的完整，其用途十分广泛。可广泛用于 精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应 变分析和振动分析等科学研究。利用全息干涉 术研究燃气燃烧的过程、机械件的振动模式、 蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检 查等已得到广泛应用。全息照相用作商品和信 用卡的防伪标记已形成产业，正在发展的全息 电视还将为人类带来一场新的视觉革命。
全息照相的拍摄原理
•
拍摄全息照片的基本光路大致如 图。 一激光光源（波长为 λ ）的光 分成两部分：直接照射到底片上 的叫参考光；另一部分经物体表 面散射的光也照射到照相底片， 称为物光。参考光和物光在底片 上各图像。
•
全息照相的观察原理
• 观察全息照片的 • 光路图如右图：
激光的特点及其应用
特点 (与普通光)
相干性 好 特点内容 频率单一，相差恒定，易发生 干涉现象，可像无线电波一样 调制。 激光的方向性非常好，是一束 几乎不发散的平行光，可以会 聚到很小的点上。 应用
光纤通信 光的干涉 激光全息照相
平行度 好
测距和跟踪目标 DVD、CD唱片、 计算机光盘
亮度高
激光能在很小的空间、很短的 时间内集中很大的能量