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丹尼斯·加博尔与全息摄影术

生活DIY | 摄影 / 2010-06-05 / 弄枯骨 / 560℃

1956年丹尼斯·加博尔创造了正交全息拍照法,运用传统的过滤光源,创建全息拍照的根本技术。1960年有了激光后,全息拍照成为适用技术。制成了平面阴极射线管,提出构成光学描绘的矩阵理论,通讯技术中的剖析信号理论、脉冲紧缩道理,信息论中的伽柏——申农理论。

  瑞典皇家科学院将1971年度的奖金授予了一个已取得100多项创造专利权的人——丹尼斯·加博尔,主如果因为他在全息拍照术上获得的成就,该成就可以为是发现,也可以以为是创造。丹尼斯因创造和开展了全息拍照法,取得了1971年度的诺贝尔物理学奖,这是他所取得的最高声誉。

  全息摄影是指一种记载被摄物体反射波的振幅和位相等悉数信息的新型摄影技术。通俗摄影是记载物面子上的光强散布,它不能记载物体反射光的位置信息,因此失去了立体感。

  谷歌留念丹尼斯·加博尔诞辰110 周年

  全息摄影采用激光作为照明光源,并将光源宣布的光分为两束,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发生干预,感光底片上各点的感光水平不只随强度也随两束光的位相关系而分歧。所以全息摄影不只记载了物体上的反光强度,也记载了位置信息。

  人眼直接去看这种感光的底片,只能看到像指纹一样的干预条纹,但假如用激光去照射它,人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全一样的三维立体像。一张全息摄影图片即便只剩下一小局部,仍然可以重现悉数景物。全息摄影可使用于工业长进行无损探伤,超声全息,全息显微镜,全息摄影存储器,全息片子和电视等很多方面。

  全息摄影和通俗摄影的区别

  在通俗摄影中,拍照机拍摄的景物,只记载了景物的反射光的强弱,也就是反射光的振幅信息,而不能记载景物的立体信息。而全息摄影技术,可以记载景物反射光的振幅和相位。在全息影像拍摄时,记载下光波自身以及二束光相对的位相,位相是由实物与参考光线之间地位差别形成的。

  从全息照片上的干预条纹上我们看不到物体的成像,必需运用具有凝集力的激光来精确对准目的照射全息片,然后再现出物光的悉数信息。一个叫班顿的人后来又发现了更为简便运用白光复原影像的办法,然后使这项技术逐步走向适用阶段。

  全息拍照的拍摄要求  

  为了拍出一张称心的全息照片,拍摄系统必需具有以下要求:

  (1) 光源必需是相关光源

  经过前面剖析晓得,全息拍照是依据光的干预道理,所以要求光源必需具有很好的相关性。激光的呈现,为全息拍照供应了一个幻想的光源。这是由于激光具有很好的空间相关性和工夫相关性,实行中采用He-Ne激光器,用其拍摄较小的漫散物体,可取得优越的全息图。

  (2) 全息拍照系统要具有稳定性

  因为全息底片上记载的是干预条纹,而且是又细又密的干预条纹,所以在拍照进程中极小的搅扰都邑惹起干预条纹的模糊,甚至使干预条纹无法记载。比方,拍摄进程中若底片位移一个微米,则条纹就分辨不清,为此,要求全息实行台是防震的。全息台上的一切光学器件都用磁性资料结实地吸在任务台面钢板上。另外,气流畅过光路,声波搅扰以及温度转变都邑惹起四周空气密度的转变。因而,在曝光时应该制止高声鼓噪,不能随意走动,保证整个实行室绝对恬静。我们的经历是,各组都调好光路后,同窗们分开实行台,稳定一分钟后,再在统一工夫内爆光,获得较好的结果。

  (3) 物光与参考光应知足

  物光和参考光的光程差应尽量小,两束光的光程相等最好,最多不能超越2cm,调光路时用细绳量好;两速光之间的夹角要在30°~60°之间,最好在45°阁下,由于夹角小,干预条纹就稀,如许对系统的稳定性和感光资料分辨率的要求较低;两束光的光强比要适当,普通要求在1∶1~1∶10之间都可以,光强比用硅光电池测出。

  (4) 运用高分辨率的全息底片

  由于全息拍照底片上记载的是又细又密的干预条纹,所以需求高分辨率的感光资料。通俗拍照用的感光底片因为银化物的颗粒较粗,每毫米只能记载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3?000条,能知足全息拍照的要求。

  (5) 全息照片的冲刷进程

  冲刷进程也是很要害的。我们依照配方要求配药,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,但实行证实,用纯洁的自来水配制,也取得成功。冲刷进程要在暗室进行,药液千万不能见光天堂影院,坚持在室温20℃在右进行冲刷,配制一次药液保管妥当可运用一个月阁下。

  特点和优势

  其明显的特点和优势有如下几点

  1、 再造出来的立体影像有利于保管珍贵的艺术品材料进行珍藏。

  2、 拍摄时每一点都记载在全息片的任何一点上,一旦照片损坏也关系不大。

  3、 全息照片的景物立体感强,形象真切,借助激光器可以在各类展览会长进行展现,会获得十分好的结果。

  全息摄影的使用

  在我们的生涯中,当然也经常能看到全息摄影技术的运用。比方,在一些信誉卡和纸币上,就有运用了俄国物理学家尤里·丹尼苏克(Yuri Denisyuk)在20世纪60年月创造的全彩全息图象技术制造出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图象。但这些全息图象更多只是作为一种复杂的印刷技术来完成防伪目标,它们的感光度低,颜色也不够真切,远不到乱真的境界。研讨人员还试着运用重铬酸盐胶作为感光乳剂,用来制造全息辨认设备。在一些战役机上装备有此种设备,它们可以使驾驶员将留意力集中在仇敌身上。

  把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来,展出时可以真实地立体再现文物,供观赏者欣赏,而原物妥帖保管,防失贼,大型全息图既可展现轿车、卫星以及各类三维广告,亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、娶亲留念照。小型全息图可以戴在颈项上构成漂亮装饰,它可再现人们喜欢的动物,多彩的花朵与蝴蝶。迅猛开展的模压彩虹全息图,既可成为活泼的卡通片、贺卡、立体邮票,也可以作为防伪标识呈现在商标、证件卡、银行信誉卡,甚至钞票上。装饰在书本中的全息立体照片,以及礼物包装上闪耀的全息彩虹,使人们领会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。

  模压全息标识因为它的三维条理感,并随察看角度而转变的彩虹效应,以及千变万化的防伪标志,再加上与其他高科技防伪伎俩的严密结合,把新世纪的防伪技术面向了新的辉煌极点。

  综上所述,全息拍照是一种不必通俗光学成象系统的录象办法,是六十年月开展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。因为全息拍照可以把物体外表宣布的悉数信息(即光波的振幅和相位)记载下来,并能完全再现被摄物体光波的悉数信息,因而,全息技术在生产理论和科学研讨范畴中有着普遍的使用。例如:全息片子和全息电视,全息贮存、全息显示及全息防伪商标等。

  除光学全息外,还开展了红外、微波和超声全息技术,这些全息技术在军事侦查和看管上有主要意义。我们晓得,普通的雷达只能探测到目的方位、间隔等,而全息拍照则能给出目的的立体形象,这关于实时辨认飞机、舰艇等有很鸿文用。因而,备受人们的注重。然则因为可见光在大气或水中传达时衰减很快,在不良的天气下甚至于无法进行任务。为克制这个困难开展出红外、微涉及超声全息技术,即用相关的红外光、微涉及超声波拍摄全息照片,然后用可见光再现物象,这种全息技术与通俗全息技术的道理一样。技术的要害是寻觅灵敏记载的介质及适宜的再现办法。

  超声全息拍照能再现埋伏于水下物体的三维图样,因而可用来进行水下侦查和看管。因为对可见光不通明的物体,往往对超声波通明,因而超声全息可用于水下的军事举动,也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。

  除用光波发生全息图外,已开展到可用核算机发生全息图。全息图用处很广,可作成各类薄膜型光学元件,如各类透镜、光栅、滤波器等,可在空间堆叠,非常紧凑、轻便,合适于宇宙飞翔运用。运用全息图储存材料,具有容量大、易提取、抗污损等长处。

  全息拍照的办法从光学范畴推行到其他范畴。如微波全息、声全息等获得很大开展,成功地使用在工业医疗等方面。地动波、电子波、X射线等方面的全息也正在深化研讨中。全息图有极端普遍的使用。如用于研讨火箭飞翔的冲击波、飞机机翼蜂窝构造的无损检验等。目前不只有激光全息,而且研讨成功白光全息、彩虹全息,以及全景彩虹全息,使人们能看到景物的各个旁边面。全息三维立体显示正在向全息五颜六色立体电视和片子的偏向开展。

  全息拍照技术

  跟着人们对数码相机逐步承认和承受,数码相机的市场也在一天一天的扩展,为了切分这块大蛋糕,各数码相机厂商也在不时开拓新技术或将曾经存在的技术迅速使用到数码相机范畴,以坚持和提拔在数码相机范畴里的位置。索尼在DSC-F707的对焦形式运用了全息摄影激光自动对焦辅佐,也可以说,全息技术曾经使用到了摄影范畴,那么究竟什么是全息技术呢?全息摄影和传统的摄影又有什么区别呢?

  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,其意义在于完好的记载。盖伯的实行处理了全息术创造中的根本问题,即波前的记载和再现,但因为那时缺乏亮堂的相关光源(激光器),全息图的成像质量很差。1962年跟着激光器的问世,利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息术的根底上引入载频的概念创造了离轴全息术,有效地克制了那时全息图成像质量差的主要问题---孪生像,三维物体显示成为那时全息术研讨的热点,但这种成像科学远远超越了那时经济的开展,制造和察看这种全息图的价值是很昂贵的,全息术根本成了以昂扬的经费来维持不实在际的梦想的代名词。1969年本顿(Benton)创造了彩虹全息术,掀起以白鲜明示为特征的全息三维显示新高潮。彩虹全息图是一种能完成白鲜明示的平面全息图,与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相比,除了能在通俗白炽灯下察看到亮堂的立体像外,还具有全息图处置工艺简略、易于复制等长处。

  全息技术使用到拍照范畴要远远优胜于通俗的拍照,通俗拍照是依据透镜成像道理,把立体景物“投影”到平面感光底板上,构成光强散布,记载下来的照片没有立体感,由于从各个视角看照片获得的像完全一样。全息拍照再现的是一个准确复制的物光波,当我们“看”这个物光波时,可以从各个视角察看到再现立体像的分歧旁边面,如同看到真切物体一样,具有景深和视差。假如拍摄并排的两辆“奔驰”汽车模子,那么当我们改动察看偏向时,后一辆车被隐瞒局部就会显露来。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,仿佛一拉车门就可以就坐上‘奔驰’,太出色了!” 一张全息图相当于从多角度拍摄、聚集成的很多通俗照片,在这个意义一张全息的信息量相当100张或1000张通俗照片。用高倍显微镜观看全息图外表,看到的是复杂的条纹,一点点看不到物体的形象,这些条纹是应用激光照明的物体所宣布的物光波与规范光波(参考光波)干预,在平面感光底板上被记载构成的,即用编码办法把物光波“冻住”起来。一旦碰到相似于参考光波的照明光波照射,就会衍射出成像光波,它仿佛原物光波从新释放出来一样。所以全息拍照的道理可用八个字来表述:“干预记载,衍射再现”。

  调查了这项技术,我们就可以把全息拍照技术用于普遍的范畴,把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来,展出时可以真实地立体再现文物,供观赏者欣赏,而原物妥帖保管,防失贼,大型全息图既可展现轿车、卫星以及各类三维广告,亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、娶亲留念照。小型全息图可以戴在颈项上构成漂亮装饰,它可再现人们喜欢的动物,多彩的花朵与蝴蝶。

  迅猛开展的模压彩虹全息图,既可成为活泼的卡通片、贺卡、立体邮票,也可以作为防伪标识呈现在商标、证件卡、银行信誉卡,甚至钞票上。装饰在书本中的全息立体照片,以及礼物包装上闪耀的全息彩虹,使人们领会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。模压全息标识,因为它的三维条理感,并随察看角度而转变的彩虹效应,以及千变万化的防伪标志,再加上与其他高科技防伪伎俩的严密结合,把新世纪的防伪技术面向了新的辉煌极点。 

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