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全息術:正確概念與錯誤表述
來源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 1156天前 | 5365 次瀏覽 | 分享到:



Yuri Denisyuk曾將全息術簡單描述為物體的“光學等價物”,但是這種等價物的定義同樣難以被普通人所理解。直到Adolph Lohman對光學全息術作出如下描述:“物體表面發(fā)出的光向前傳播,在某處被全息面攔了下來,光被‘凍結’在全息面中。當我們需要重建物體的像時,只需要適當?shù)恼樟寥⒚妫畠鼋Y’在全息面上的光波就會被恢復,繼續(xù)向前傳播,形成圖像,就像光從來沒有被‘凍結’一樣。



如今,全息術的類型越來越多,已經不僅僅限于傳統(tǒng)的光學全息術,還包括聲學全息術、數(shù)字全息術等等。這篇文章的作者根據全息術的應用型以及重要性,著重介紹了光學全息術和數(shù)字全息術兩種類型。


然而,這些全息領域的先驅者提出的都是光學全息術,并且都是基于一定的光學知識水平,例如光的干涉(名詞解釋>)衍射(名詞解釋>),企圖利用這些原理向普通人講解全息幾乎是不可能的。因此,針對不同的人群,作者也將全息術定義的描述分為簡易版專業(yè)版兩個版本。



光學全息術的定義


簡易版:參考Adolph Lohman的描述,我們可以將光學全息術當做一個可以記錄光波的“窗口”,物體的光波信息被凍結在窗口上,當我們對這個“窗口”進行適當?shù)恼彰鳎厦嬗涗浀墓獠ㄐ畔⒕蜁唤鈨觯按翱凇狈路鸨淮蜷_,我們可以通過這個“窗口”觀察到后面空間中物體的3D影像,如果這個光學全息術工藝足夠精良,人眼是難以區(qū)分出原物體和它的3D影像的。


專業(yè)版:光學全息術是利用感光材料記錄物體光波和參考光波的干涉圖樣,在一定的條件下,利用光的衍射現(xiàn)象,可以通過參考光波照射干涉圖樣重建出原物體光波。



圖2:光學全息術的記錄與重建過程



數(shù)字全息術的定義


簡易版:光學全息術這個“窗口”,制作起來十分復雜,工藝比較繁瑣,并且一旦制作成功,我們通過這個“窗口”所能看到的3D物體影像就被固定了,無法變化,因此,光學全息術就像一個靜止的3D世界的窗。而數(shù)字全息術得益于計算機的發(fā)展,使得“窗口”的制作不再復雜,并且“窗口”外的3D世界也能夠發(fā)生變化,一切變得生動起來。


專業(yè)版:在數(shù)字全息術中,被記錄信息以數(shù)字格式儲存在計算機中。記錄過程利用波陣面與數(shù)碼相機或傳感器上的參考波進行干涉,然后將波陣面的信息儲存在相機或計算機中。記錄過程的基本要求是,相機的像素必須足夠小。如下圖所示,被記錄物體被相干光照亮,并與數(shù)字傳感器上的參考光波混合,由此生成的干涉圖樣被計算機記錄下來。在重建過程,有兩種選擇。最常見的是,利用衍射和傳播方程對記錄的全息面進行計算分析,可以將波陣面?zhèn)鞑サ教摂M空間的任何平面;然后,該平面的強度信息可以出現(xiàn)在顯示器上。通過這種方式,可以對重建的圖像進行電子掃描并逐面顯示。