什么是全息照相,有什么特点(什么是全息照相它的基本原理是什么)
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- 2023-02-10
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什么是全息照相?
1、全息照片和普通的科普照片是不一样的,在适当的光照下,全息照片上显示出来的景象是立体的,可看到景物的各个侧面。
2、全息照相和常规照相之不同还在于,常规照相只是记录了被摄物体表面光线强弱的变化,即只记录了光的振幅;而全息照相则记录了光波的全部信息,除振幅外,还记录了光波的相位.这样就把空间物体光波场的全部信息都贮存记录了下来.然后利用全息照片对特定波长单色照明光的衍射,把原空间景象显现出来.它可将一个“冻结”了的景物重新“复活”后显现在人们眼前。
3、普通照相只能存贮被摄物体光强度的空间分布,不能满足人们希望在特定环境下能够感知真实3D场景的要求;而全息照相是通过记录照射物体的物光波与相应的参考光波的干涉条纹,从而记录下包括物体振幅(光强)和相位在内的全部光场信息,故称“全息”。
什么是激光全息摄影?
激光全息照相即光学全息照相,是利用光波的干涉现象,以干涉条纹的形式,把被摄物表面光波的振幅和相位信息记录下来,它是记录光波全部信息的一种有效手段。光学全息照相在精密计量、信息储存及处理、生物医学等方面的应用都很广泛。 是一种不用透镜而能记录和再现物体的三维(立体)图象的照相方法。它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来,又能在需要时再现出这种光波的一种技术。
全息照相定影原理?
全息摄影(在台湾称作全息摄影)是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部信息(振幅、位相)的照相技术。全息照相不仅记录了被摄物体的反射光波强度(振幅)而且还记录了反射光波的位相。如果用特殊激光照射这一全息图时,就可以看到一幅立体图像。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,称为物光束;另一束直接照到感光胶片即全息干板上,称为参考光束。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。全息照片和普通照片截然不同。用肉眼去看,全息照片上只有些乱七八糟的条纹.
可是若用一束激光去照射该照片,眼前就会出现逼真的立体景物。更奇妙的是,从不同的角度去观察,就可以看到原来物体的不同侧面。而且,如果不小心把全息照片弄碎了,那也没有关系。随意拿起其中的一小块碎片,用同样的方法观察,原来的被摄物体仍然能完整无缺地显示出来。全息照相的原理是利用光的干涉原理,利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息。
普通照片是根据景物所反射的光波亮度强弱感光而成的,它只能记录光的振幅信息,拍摄的景物是平面图像,没有立体真实感。只有当光的位相信息也能被同时记下来,并重新表现出来时,照片才能给人以远近深浅的立体感。
激光全息照相用不着普通照相机所用的透镜,只要把激光分为两束,一束照明物体,使其反射成物波;一束作为参考光直接射向底片。由于从景物上反射的物波,到达底片所经历的光程各不相同,因而位相千差万别,与参考光相干涉的结果,便在底片上同时记下了全部信息。
全息照相的底片上面尽是干涉花纹。只有用与记录时相同的参考光照明全息底片时,才能将原始物波重现出来。而且,在我们眼睛中,这个立体的再现现象与真实的物体简直无法区分了。
全息照相实验步骤?
全息照相记录过程:
1、全息记录过程是:把激光束分成两束;一束激光直接投射在感光底片上,称为参考光束;另一束激光投射在物体上,经物体反射或者透射,就携带有物体的有关信息,称为物光束.物光束经过处理也投射在感光底片的同一区域上.在感光底片上,物光束与参考光束发生相干叠加,形成干涉条纹,这就完成了一张全息图。
2、全息再现的方法是:用一束激光照射全息图,这束激光的频率和传输方向应该与参考光束完全一样,于是就可以再现物体的立体图象。人从不同角度看,可看到物体不同的侧面,就好像看到真实的物体一样,只是摸不到真实的物体。
全息成像是尖端科技,全息照相和常规照相不同,在底片上记录的不是三维物体的平面图象,而是光场本身。常规照相只记录了反映被拍物体表面光强的变化,即只记录光的振幅,全息照相则记录光波的全部信息,除振幅外还记录了光波的图相。即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。
全息照相发展史?
1947 年,英国人丹尼斯盖博(Dennis Gabor)在研究电子显微镜的过程中,提出了全息摄影术(Holography)这样一种全新的成像概念,并获得了诺贝尔奖。全息术的成像利用了光的干涉原理,以条纹形式记录物体发射的特定光波,并在特殊条件下使其重现,形成逼真的三维图像,这幅图像记录了物体的振幅、相位、亮度、外形分布等信息,所以称之为全息术,意为包含了全部信息。但在当时的条件下,全息图像的成像质量很差,只是采用水银灯记录全息信息,但由于水银灯的性能太差,无法分离同轴全息衍射波,因此大量的科学家花费了十年的时间却没有使这一技术有很大进展。
1962 年,美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息术的基础上,将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息术上,发明了离轴全息技术,带动全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像,然后利用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量,可以清晰的观察到所需的图像,有效克服了全息图成像质量差的问题。
1969 年,本顿发明了彩虹全息术,能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是,在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝,限制再现光波以降低像的色模糊,根据人眼水平排列的特性,牺牲垂直方向物体信息,保留水平方向物体信息,从而降低对光源的要求。彩虹全息术的发明,带动全息术进入了第三个发展阶段。传统全息技术采用卤化银等材料制成感光胶片,完成全息图像信。
20 世纪 60 年代末期,古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念———数字全息技术,开创了精确全息技术的时代。
到了 90 年代,随着高分辨率 CCD 的出现,人们开始用 CCD 等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图,并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像,使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。数字全息技术的成像原理是,首先通过 CCD 等器件接收参考光和物光的干涉条纹场,由图像采集卡将其传入电脑记录数字全息图;然后利用菲涅尔衍射原理在电脑中模拟光学衍射过程,实现全息图的数字再现;最后利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理,去除数字干扰,得到清晰的全息图像。
数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术结合的产物。它通过电子元件记录全息图,省略了图像的后期化学处理,节省了大量时间,实现了对图像的实时处理。同时,其可以进行通过电脑对数字图像进行定量分析,通过计算得到图像的强度和相位分布,并且模拟多个全息图的叠加等操作。
必须需要认清的一点:真正的全息成像目前还没有真正进入应用阶段。其实,目前我们所能看到的关于全息 3D 的应用,大多运用的是一种伪装的全息技术——即全息投影。
真正的全息影像可以不通过过任何介质,从地平线上的空气中就能显示出来影像,而且观看角度可以随意变换,体验者能够从三维立体的画面之中穿梭自如。但是,目前世界上还没有直接通过空气不通过其他介质呈现的技术并没有出现。目前,绝大多数我们看到的舞台表演中运用的全息技术,都是“佩珀尔幻象”或是全息投影技术。
全息照相技术?
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。
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象。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。