第三、四講+激光全息攝影的發(fā)明及原理.ppt

第三講激光全息攝影的發(fā)明Theinventionoflaserholography 什么叫全息 全息 一詞源于希臘詞hobos和grammar 在英文中用Holography表示 Holo 即 完全 的意思 我國(guó)譯為 全息 意思是 全部信息 一 引言 全息技術(shù)參與美國(guó)大選 在2008年美國(guó)總統(tǒng)大選的新聞報(bào)道現(xiàn)場(chǎng) 美國(guó)有線(xiàn)電視新聞網(wǎng) CNN 其總部在美國(guó)的佐治亞洲 運(yùn)用全息投影技術(shù) 將身處異地的CNN女主持JessicaYellin的 全息影像 出現(xiàn)在直播間里 與著名主持人WolfBlitzer面對(duì)面交談 而實(shí)際上她本人遠(yuǎn)在芝加哥 令人稱(chēng)奇 在這一技術(shù)中 總共動(dòng)用了35部高清攝像機(jī) 像好萊塢大片一樣從各不同角度對(duì)主持人進(jìn)行拍攝 圖像素材進(jìn)而被輸送到20臺(tái)電腦中進(jìn)行處理合成 形成的影像通過(guò)37英寸等離子電視預(yù)覽后即傳輸?shù)窖莶ガF(xiàn)場(chǎng) 由高清投影機(jī)實(shí)現(xiàn)人像再現(xiàn)過(guò)程 廣州海心沙的全息影像 八角樓燈光 復(fù)原了等大的八角樓 用真人比例的全息成像動(dòng)態(tài)演示毛澤東 賀子珍在八角樓生活工作的情景 窗口上方設(shè)置游走字幕屏 人物對(duì)話(huà)會(huì)一一出現(xiàn)在上面 全息投影中的人物景像栩栩如生 井岡山革命博物館用全息技術(shù)展覽展示 英女王的全息照片 2010年6月5日 Google為了紀(jì)念全息攝影術(shù)的發(fā)明者丹尼斯 伽博誕生110周年制作了新的LOGO 全息水晶棺 二 全息攝影術(shù)的發(fā)展史 1948年 在世界上第一張黑白照片出現(xiàn)的111年后 英國(guó)科學(xué)家丹尼斯 伽伯為了提高電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)提出了一種新的成象原理 即通過(guò)物光與參考光的干涉 記錄物光波前上各點(diǎn)的全部信息的記錄方法 并隨著激光的出現(xiàn) 發(fā)展成科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新領(lǐng)域 蓋伯于1971年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) ThomasYoung Grandfatherofholography DennisGabor FatherofHolography 丹尼斯 伽博 DennisGabor 1900年 1979年 英國(guó)匈牙利裔物理學(xué)家 1971年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者 全息攝影技術(shù)的發(fā)明者 ArticleNature161 777 778 15May1948 doi 10 1038 161777a0 ANewMicroscopicPrincipleD GABOR 1948年D GABOR在Nature雜志上發(fā)表的文章 Gabor的原始成果 ByDr D Gabor 丹尼斯 伽博 DennisGabor 1900年6月5日 1979年2月9日 匈牙利裔著名物理學(xué)家 電氣工程師和發(fā)明家 因?yàn)榘l(fā)明和發(fā)展了全息攝影術(shù)而獲得1971年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 這是除100多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利權(quán)之外 加博爾所獲得的最高榮譽(yù) 60年代激光的問(wèn)世 為全息術(shù)提供了理想的相干光源 1962年在美國(guó)密歇根大學(xué)環(huán)境研究院從事雷達(dá)工作的利思和烏巴特尼克斯兩個(gè)人提出采用傾斜參考光束形成一個(gè)均勻的相干底襯即所謂離軸全息照相法 從而克服了共軸全息圖的本質(zhì)缺點(diǎn) 他們于1963年 首先做出了第一張成功的全息照相 1964年 利斯 Leith 和烏帕特尼克斯 Upatnieks 制作了第一幅真實(shí)三維物體的透射激光再現(xiàn)全息圖 再現(xiàn)圖像十分清晰 Trainandbirds 10 13cm利斯 Leith 和烏帕特尼克斯 Upatnieks 制作 1962年 前蘇聯(lián)科學(xué)家丹尼蘇克首次拍攝出了反射式全息圖 丹尼蘇克 YuriDenisyuk Pioneerofmodernholography 1969年Benton在全息圖的碎片能再現(xiàn)物體完整像的啟發(fā)下 提出了彩虹全息術(shù) 首次利用二步法制成了彩虹全息圖1978年美籍華人陳選和楊振寰提出了一步彩虹全息1977年CrosS復(fù)合全息圖 即多重全息圖 制成 StephenBenton This1968whitelighttransmissionhologrambyStephenBenton 1980年 美國(guó)科學(xué)家利用壓印全息技術(shù) 將全息表面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到聚酯薄膜上 從而成功地印制出世界上第一張模壓全息圖片 1981年日本舉辦了首屆模壓全息圖展覽 目前國(guó)外許多公司都在作為商品組織大規(guī)模生產(chǎn) 1981年 日本首次在 計(jì)測(cè)與控制 雜志上采用了全息圖 1984年美國(guó) 國(guó)家地理 雜志也采用了帶有飛鷹立體圖像的全息圖作為封面 映像十分逼真 發(fā)行量創(chuàng)歷史最高記錄 高達(dá)1000萬(wàn)冊(cè) 風(fēng)靡美國(guó) 1986年中國(guó)第一家激光全息產(chǎn)業(yè)青島倚美圖象公司 得到了北京郵電大學(xué)的支持 建立 主要產(chǎn)品是模壓全息圖 1992年 中國(guó)出刊的 應(yīng)用激光 雜志封面 也采用了真彩模壓全息圖 早在1992年 英國(guó)就成立了 國(guó)際全息制造商協(xié)會(huì) 同時(shí)建立了全息圖注冊(cè)制度 目前全息投影的表現(xiàn)形式主要有兩種 立體全息投影和單面全息投影 其中 360度全息投影可用于產(chǎn)品或珍貴物品的展示 180度全息投影可用于1 1動(dòng)態(tài)展示 根特 YvesGENTET 是一名激光專(zhuān)家 居住在法國(guó)波爾多城郊的小鎮(zhèn) 在1994年發(fā)明了世界上第一臺(tái)便攜全息俏像攝像機(jī) 隨后幾年他與他的兄弟一起發(fā)明了名為 終極 的感光乳膠 獲國(guó)際全息圖制造者聯(lián)合會(huì)頒發(fā)的 本年度最佳全息攝影作品 和 最新全息攝影技術(shù) 獎(jiǎng) YvesGENTETandhisholographicselfportraitilluminatedbylaserlight Colorreproductionofthefinaldiffuseobjecthologramcomparedwiththerealobjectunderthesamereconstruction illuminationsource 1995年7月1日起用新工藝制作的身份證 采用了透視全息圖像 第二代身份證上的防偽標(biāo)識(shí) 1999年美國(guó)ZEBRAIMAGING公司推出了 真彩色數(shù)字化大面積大視場(chǎng)大景深光聚合物反射全息圖 推動(dòng)了三維顯示全息圖的進(jìn)一步發(fā)展和市場(chǎng)化 ZEBRA全息圖將全息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái) 形成新的數(shù)字化自動(dòng)化象素全息圖技術(shù) 一張全息圖再現(xiàn)像視角超過(guò)1000 景深6英尺 全息圖顏色鮮艷逼真不變 水平和垂直動(dòng)態(tài)視場(chǎng)分別可達(dá)100度 全息圖面積可以任意大 使全息三維顯示技術(shù)在空間顯示 廣告宣傳 文物 人像 標(biāo)本 模型 實(shí)物圖象 抽象圖象 工業(yè)數(shù)據(jù) 工業(yè)設(shè)計(jì)等等方面的三維逼真空間顯示前進(jìn)了一大步 顯示了全息圖應(yīng)用光輝燦爛的前景 2005年 諾基亞手機(jī)的原裝電池上附有一張防偽全息圖和一個(gè)可以在網(wǎng)上或短信查詢(xún)的20位隱形識(shí)別碼 全息攝影發(fā)展的四個(gè)階段 第一代全息圖 全息術(shù)的起萌階段 汞燈拍攝汞燈再現(xiàn) 丹尼斯 伽博第二代全息圖 激光拍攝激光再現(xiàn) 利思和烏巴特尼克斯第三代全息圖 激光拍攝白光再現(xiàn) 本頓 丹尼蘇克第四代全息圖 計(jì)算機(jī)制作全息圖 白光再現(xiàn) 數(shù)字全息圖 美國(guó)ZEBRAIMAGING公司 思考題 1 激光全息術(shù)是哪一年發(fā)明的 發(fā)明人是誰(shuí) 他于哪一年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 2 是誰(shuí)在哪一年發(fā)明了反射全息術(shù) 3 彩虹全息術(shù)是哪位科學(xué)家在哪一年發(fā)明的 有何重要意義 第四講激光全息攝影原理ThePrincipleofLaserHolography 物體全部信息 振幅與位相 的記錄 再現(xiàn) 怎樣把鏡子里看到的像固定下來(lái)呢 全息照相 無(wú)透鏡兩步成像 第一步干涉術(shù) 物光波前的全息記錄第二步衍射術(shù) 物光波前再現(xiàn)顯示真三維圖像 被攝物 照相機(jī) 普通照相只記錄物光的振幅信息 因此 所成的是物體的平面圖象 普通照相 激光全息圖的記錄原理 將同一個(gè)激光器發(fā)出的激光用分光器分為兩束 一束照射被攝物體 一束直接照射全息干板 參考光 由物體反射的光 物光 與參考光在空間相遇形成干涉條紋 全息干板將干涉條紋記錄下來(lái) 這些條紋里包含了來(lái)自物體的全部信息 強(qiáng)度信息和位相位相信息 拍攝全息照片的原理圖 激光全息圖的再現(xiàn)原理 將記錄有物體全部信息的全息干板進(jìn)行暗室處理后 再用一束激光束照射 激光經(jīng)過(guò)干板上干涉條紋的衍射 人眼通過(guò)干板可以看到一個(gè)與原物體形狀一樣的像 虛像 同時(shí)在以干板為對(duì)稱(chēng)的地方還有一個(gè)與原物體完全相同的像 實(shí)像 再現(xiàn)原理 二 實(shí)驗(yàn)儀器 He Ne激光器全息臺(tái)曝光定時(shí)器全息干板暗室設(shè)備 激光器 全息臺(tái) 暗室處理設(shè)備 被拍攝物體 三 實(shí)驗(yàn)步驟 1在全息臺(tái)上調(diào)整光路2測(cè)量光強(qiáng)比3拍攝全息圖4將干板進(jìn)行暗室處理并涼干5在激光下觀(guān)察再現(xiàn)像 四 全息圖的拍攝 1 全息記錄 1 將個(gè)光學(xué)元件調(diào)至等高 2 調(diào)整光路 光程差 物光程 參考光程 3 使物光和參考光的光程大致相等 4 調(diào)節(jié)物體位置 使物光和參考光的夾角小于等于30度 5 調(diào)節(jié)參考光與物光在全息干版上照度比為3 1 7 1 2 曝光 1 遮光 2 在盒中取出全息干 注意不要曝光 3 取下白屏換上全息干版 注意正面 有藥的一面 對(duì)著光 4 安靜等待1到2分鐘 等到整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后 打開(kāi)激光開(kāi)關(guān)進(jìn)行曝光 曝光時(shí)間為8到10秒 3 全息干版的沖洗 在照相暗室中 可在暗綠燈下操作 整個(gè)過(guò)程不能用手觸摸全息干版的表面 最后在清水中沖洗干凈 涼干后再將干版放回光路中觀(guān)察 干板上記錄的是干涉條紋 而不是物體的像 因此 全息圖在普通光源下看到的外觀(guān)僅為干涉條紋 全息照片外觀(guān) 4物像的再現(xiàn)與觀(guān)察 1 再現(xiàn)虛象的觀(guān)察 再現(xiàn)虛象 細(xì)激光束 全息干板 觀(guān)察屏 實(shí)象 3 用人眼觀(guān)察虛像 改變眼睛的位置做同樣觀(guān)察 可觀(guān)察到再現(xiàn)像的不同部位 2 觀(guān)察的實(shí)象情況 全息圖再現(xiàn)像 六 全息照相的特點(diǎn) 1 全息照片再現(xiàn)像是真實(shí)物體的三維立體圖象 并且可同時(shí)再現(xiàn)一虛一實(shí)兩個(gè)相 2 全息照片具有可分割特性 如果全息照片打碎了 它的每一塊碎片都可以再現(xiàn)原物體的像 即可以一斑而知全豹 如 一朵玫瑰的全息相片被割成兩半 用激光照射 會(huì)發(fā)現(xiàn)每一半都有整個(gè)玫瑰的影像 即使再分下去 每一小塊底片中都會(huì)包含著一個(gè)完整的原來(lái)玫瑰的影像 3 全息照片再現(xiàn)物像的亮度 大小均可調(diào) 4 同一張全息感光板可進(jìn)行多次重復(fù)曝光記錄 五 注意事項(xiàng) 要注意安全 絕對(duì)不能用眼睛直視未擴(kuò)束的激光束防止視網(wǎng)膜損傷 不要用手觸摸實(shí)驗(yàn)儀器的光學(xué)元件的鏡面 在拍攝全息照片時(shí) 要保持室內(nèi)安靜 不要觸及防震平臺(tái) 曝光前穩(wěn)定一段時(shí)間 拿破侖半身銅像全息圖 從平面照片的正前方看是正面像 激光全息攝影的神奇 從左邊可看見(jiàn)左面的臉 從右邊可看見(jiàn)右面的臉 全息圖的神奇 一只青蛙的三個(gè)角度 看得見(jiàn)全摸不到的香蕉 懸浮于空中的草莓全息像 懸浮于空中的汽車(chē)全息圖像 思考題 1 全息照相的原理是什么 用什么方式看全息圖的再現(xiàn)像 2 激光全息圖有哪些主要特點(diǎn) 3 全息照相與普通照相有什么不同 全息圖片 全息圖 美人魚(yú) 小雞破殼而出全息圖 玻璃杯全息圖 狗 1988年10月18日奧地利發(fā)行了世界上第一張全息圖郵票 長(zhǎng)方形的全息圖鑲在藍(lán)色的背景圖中 郵票面值為8先令 全息圖中有一個(gè)奧地利出口產(chǎn)品商標(biāo)的平面圖形和正方體的立體圖象 文字是 奧地利 和 奧地利制造 世界上第一張全息郵票 多路合成角度全息用于藝術(shù)品展示 全息圣母子像 天使與和尚 埃及法老 全息攝影欣賞 國(guó)外全息圖欣賞