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全息术:正确概念与错误表述
来源: | 作者:4SHQ | 发布时间: 744天前 | 2200 次浏览 | 分享到:



Yuri Denisyuk曾将全息术简单描述为物体的“光学等价物”,但是这种等价物的定义同样难以被普通人所理解。直到Adolph Lohman对光学全息术作出如下描述:“物体表面发出的光向前传播,在某处被全息面拦了下来,光被‘冻结’在全息面中。当我们需要重建物体的像时,只需要适当的照亮全息面,‘冻结’在全息面上的光波就会被恢复,继续向前传播,形成图像,就像光从来没有被‘冻结’一样。



如今,全息术的类型越来越多,已经不仅仅限于传统的光学全息术,还包括声学全息术、数字全息术等等。这篇文章的作者根据全息术的应用型以及重要性,着重介绍了光学全息术和数字全息术两种类型。


然而,这些全息领域的先驱者提出的都是光学全息术,并且都是基于一定的光学知识水平,例如光的干涉(名词解释>)衍射(名词解释>),企图利用这些原理向普通人讲解全息几乎是不可能的。因此,针对不同的人群,作者也将全息术定义的描述分为简易版专业版两个版本。



光学全息术的定义


简易版:参考Adolph Lohman的描述,我们可以将光学全息术当做一个可以记录光波的“窗口”,物体的光波信息被冻结在窗口上,当我们对这个“窗口”进行适当的照明,它上面记录的光波信息就会被解冻,“窗口”仿佛被打开,我们可以通过这个“窗口”观察到后面空间中物体的3D影像,如果这个光学全息术工艺足够精良,人眼是难以区分出原物体和它的3D影像的。


专业版:光学全息术是利用感光材料记录物体光波和参考光波的干涉图样,在一定的条件下,利用光的衍射现象,可以通过参考光波照射干涉图样重建出原物体光波。



图2:光学全息术的记录与重建过程



数字全息术的定义


简易版:光学全息术这个“窗口”,制作起来十分复杂,工艺比较繁琐,并且一旦制作成功,我们通过这个“窗口”所能看到的3D物体影像就被固定了,无法变化,因此,光学全息术就像一个静止的3D世界的窗。而数字全息术得益于计算机的发展,使得“窗口”的制作不再复杂,并且“窗口”外的3D世界也能够发生变化,一切变得生动起来。


专业版:在数字全息术中,被记录信息以数字格式储存在计算机中。记录过程利用波阵面与数码相机或传感器上的参考波进行干涉,然后将波阵面的信息储存在相机或计算机中。记录过程的基本要求是,相机的像素必须足够小。如下图所示,被记录物体被相干光照亮,并与数字传感器上的参考光波混合,由此生成的干涉图样被计算机记录下来。在重建过程,有两种选择。最常见的是,利用衍射和传播方程对记录的全息面进行计算分析,可以将波阵面传播到虚拟空间的任何平面;然后,该平面的强度信息可以出现在显示器上。通过这种方式,可以对重建的图像进行电子扫描并逐面显示。