全息照片创新

1、全息照片有什么特点？

全息照片和普通照片是不一样的。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。

全息照相和常规照相不同。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适当照明光的衍射，把原空间景象显现出来。它可把一个“冻结”了的景物重新“复活”在人们眼前。全息照片的这一独特性能使它有极其广泛的应用，如用于研究火箭飞行时的冲击波、机翼蜂窝状结构的无损检测等。

目前全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。全息照相的方法也从光学领域推广到其他一些领域。如微波全息、声全息等得到很大发展，已成功地应用于工业和医疗等方面。电子波、地震波、X射线等方面的全息技术也在深入研究中。

2、全息照相技术是什么

全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。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。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。产生全息图的原理可以追溯到300年前，也有人用较差的相干光源做过试验，但直到1960 年发明了激光器——这是最好的相干光源——全息摄影才得到较快的发展。

激光全息摄影是一门崭新的技术，它被人们誉为20世纪的一个奇迹。它的原理于1947年由匈牙利籍的英国物理学家丹尼斯·加博尔发现，它和普通的摄影原理完全不同。直到10多年后，美国物理学家雷夫和于帕特倪克斯发明了激光后，全息摄影才得到实际应用。可以说，全息摄影是信息储存和激光技术结合的产物。

激光全息摄影包括两步：记录和再现。
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像。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像，而是光场本身。常规照相只记录了反映被报物体表面光强的变化，即只记录的光的振幅，全息照相则记录光波的全部信息，除振幅外还忘记录了光波的们相。即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。

全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算，类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码，它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”，这其中的“熵”，也类似“宏观的熵”，不但指混乱程度，也指一个范围。时间指不指一个范围？从“源于生活”来说，应该指。因此，所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”，时间“熵”为热力学箭头“熵”。其次，类似N数量子元和N数量子位的二元排列，与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列，其中有一个不相同，是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排列少了一个量子位，这是否类似全息原理，N数量子元和N数量子位的二元排列是一个可积系统，它的任何动力学都可以用低一个量子位类似N数行和N数列的行列式或矩阵的场论来描述呢？数学上也许是可以证明或探究的。

1、反德西特空间，即为点、线、面内空间，是可积的，因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零，到这里是一个可积系统，它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。也就是说，由于反德西特空间的对称性，点、线、面内空间场论中的对称性，要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性，这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性，从而使得等价的场论没有共形对称性。这可叫新共形共形。如果把马德西纳空间看作“点外空间”，一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。反德西特空间，即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。“点内空间”的经典引力与量子涨落效应，其弦论的计算很复杂，计算只能在一个极限下作出。例如上面类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率，是光速的8.88倍，就是在一个极限下作出的。在这类极限下，“点内空间”过渡到一个新的时空，或叫做pp波背景，可精确地计算宇宙弦的多个态的谱，反映到对偶的场论中，我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。
2、这个技巧是，弦并不是由有限个球量子微单元组成的。要得到通常意义下的弦，必须取环量子弦论极限，在这个极限下，长度不趋于零，每条由线旋耦合成环量子的弦可分到微单元10的-33次方厘米，而使微单元的数目不是趋于无限大，从而使得弦本身对应的物理量如能量动量是有限的。在场论的算子构造中，如果要得到pp波背景下的弦态，我们恰好需要取这个极限。这样，微单元模型是一个普适的构造，也清楚了。在pp波这个特殊的背景之下，对应的场论描述也是一个可积系统。

3、该如何介绍全息摄影？

全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。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。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。

光波是一种电磁波，它在传插中带有振幅和相位的信息。普通照相是用感光材料(如照相底片)作记录介质，用透镜成象系统(如照相机)使物体在感光材料上成象。它所记录的只是来自物体的光波的强度分布图象，即振幅的信息，而不包括相位的信息。因此普通照相只能摄取二维(平面)图象。为要同时记录光波的振幅和相位的信息，可借助于一束相干的参考光，利用物光和参考光的光程差，以确定两束光波之间的相位差。因此借助参考光,便可记录来自物体的光波的振幅和相位的信息。光源必须是相干光源：通过前面分析知道，全息照相是根据光的干涉原理，所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现，为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性，实验中采用He-Ne激光器，用其拍摄较小的漫散物体，可获得良好的全息图。

全息照相系统要具有稳定性：由于全息底片上记录的是干涉条纹，而且是又细又密的干涉条纹，所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，甚至使干涉条纹无法记录。比如，拍摄过程中若底片位移一个微米，则条纹就分辨不清，为此，要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。另外，气流通过光路，声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此，在曝光时应该禁止大声喧哗，不能随意走动，保证整个实验室绝对安静。我们的经验是，各组都调好光路后，同学们离开实验台，稳定一分钟后，再在同一时间内曝光，得到较好的效果。

物光与参考光应满足：物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程相等最好，最多不能超过50px，调光路时用细绳量好;两束光之间的夹角要在30°～60°之间，最好在45°左右，因为夹角小，干涉条纹就稀，这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低;两束光的光强比要适当，一般要求在1∶1～1∶10之间都可以，光强比用硅光电池测出。

使用高分辨率的全息底片：因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹，所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由于银化物的颗粒较粗，每毫米只能记录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3000条，能满足全息照相的要求。

全息照片的冲洗过程：冲洗过程也是很关键的。我们按照配方要求配药，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，但实验证明，用纯净的自来水配制，也获得成功。冲洗过程要在暗室进行，药液千万不能见光，保持在室温20℃在右进行冲洗，配制一次药液保管得当可使用一个月左右。

全息技术应用到照相领域要远远优越于普通的照相，普通照相是根据透镜成像原理，把立体景物“投影”到平面感光底板上，形成光强分布，记录下来的照片没有立体感，因为从各个视角看照片得到的像完全相同。全息照相再现的是一个精确复制的物光波，当我们“看”这个物光波时，可以从各个视角观察到再现立体像的不同侧面，犹如看到逼真物体一样，具有景深和视差。如果拍摄并排的两辆“奔驰”汽车模型，那么当我们改变观察方向时，后一辆车被遮盖部分就会露出来。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，好像一拉车门就可以就坐上‘奔驰’，太精彩了!” 一张全息图相当于从多角度拍摄、聚焦成的许多普通照片，在这个意义一张全息的信息量相当100张或1000张普通照片。用高倍显微镜观看全息图表面，看到的是复杂的条纹，丝毫看不到物体的形象，这些条纹是利用激光照明的物体所发出的物光波与标准光波(参考光波)干涉，在平面感光底板上被记录形成的，即用编码方法把物光波“冻结”起来。一旦遇到类似于参考光波的照明光波照射，就会衍射出成像光波，它好像原物光波重新释放出来一样。所以全息照相的原理可用八个字来表述：“干涉记录，衍射再现”。

4、全息影象的发明史

在物理课的力学中我们做过水波的干涉实验，而根据光的波动特性，人们也成功地观察到了光波的干涉与衍射现象。为得到频率相同的二条光线，让光从一个狭缝中同时射向第二屏的两个小孔，两束光在屏后出现了干涉条纹，条纹的出现是因为二束光的波峰与波谷会由于叠加时（同相）光加强，相互抵消时（反相）光减弱。这一现象使美国麻省理工学院的物理学家Stephen Benton发现其后面隐藏着一项高科技，从而对这项技术做出进一步的研究。

全息图像的特点

有关全息的原理在1947年就已由英国物理学家丹尼斯伽柏提出了，科学家本人也因此获得了诺贝尔奖。在全息影像拍摄时，记录下光波本身以及二束光相对的位相，位相是由实物（图中蓝色光线）与参考光线（图中红色光线）之间位置差异造成的，从全息照片上的干涉条纹上我们看不到物体的成像，必须使用具有凝聚力的激光来准确瞄准目标照射全息片，从而再现出物光的全部信息。一个叫班顿的人后来又发现了更为简便使用白光还原影像的方法，从而使这项技术逐渐走向实用阶段。美国《国家地理杂志》第一次使用白色光全息片贴在封面时，销售量由一千万份增加到再版后的一千六百万份。这一技术后由美国传到欧洲和其它国家，广泛用于信用卡等仿伪技术。激光全息摄影技术也随之风靡全世界。

全息摄影是利用激光光波的干涉将影像与再现影像记录下来的一种摄影，它与一般的立体照片技术完全不同，我们可以围着它观看各个侧面，只是摸不到真实的物体，其显著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存珍贵的艺术品资料进行收藏。

2、 拍摄时每一点都记录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，形象逼真，借助激光器可以在各种展览会上进行展示，

5、什么是全息照片？

提起照相，人们再熟悉不过了，从呱呱坠地的婴儿到倚杖挽须的老人，人们都希望能在生命之旅中留下美好的记录。以往当您走进照相馆时，服务员就会问您是来黑白照还是彩照，不久的将来，服务员就会问您：“是否来张全息照？”

全息照是激光优异的相干特性得以利用的最成功的一例。在传统的照相底板上，我们大致可以看出被拍摄物体的影像。但由于它记录的仅是物体表面上光线反射强度的分布，不能记录物体的纵深情况，因而失掉了立体感。但从激光全息底板上，却丝毫见不到被摄事物的影像，上面只有像指纹一样密密麻麻的条纹，正是这些条纹，不仅记录着物波(被物体反射到底片上的光波)的振幅，而且记录着物波的位相，从而反映出物体的纵深情况。也就是说，激光全息照能够记录有关物体的全部相貌信息，因而叫全息照。

全息照相的记录过程与传统照相不同。“照相机”可以不使用镜头，而是让感光板直接对着激光照明的物体，接受其反射光波进行曝光。这时，一束激光由分光镜一分为二，一部分用来照射所要拍摄的物体，并被物体漫反射成物波，另一部分经反射镜反射后直接射向底板，形成参考波。物波与参考波在全息底板上相干涉，形成密密麻麻的相干条纹。一般来说，两束光位相相同时，振动加强；位相相反时，振动减弱。两束光的位相会因物体的位置不同而变化，所以光振动增加或减弱随位置不同而异，这样就在两束光交叠处，产生了亮暗条纹。条纹的亮暗对比，反映了光强度的大小(因为光强与光波振幅平方成正比)；而条纹的分布情况和形状，反映了光波位相的变化。可见用干涉现象所产生的条纹，能很好地把振幅和位相变化情况全部记录下来。因为激光照相能有效区分不同振幅和位相的情况，所以只要从不同的角度拍摄，就会使反射光的振幅与位相也随之变化，这样就可以在同一底板上记录下不同位相和振幅的情况，甚至重叠拍摄不同物像也不会互相影响。

由全息照相的记录过程可以看出，全息照相的本质就是光的干涉记录，记录时对光源的相干性有极高的要求。因此，具有优异的相干特性的激光也就责无旁贷地担此重任了。激光全息照片不仅形象逼真，立体感极强，特别奇妙之处还在于观看全息照片时，观看者改变观察角度，便会看到照片中不同位置的景物。更奇妙的是，一张全息照片即使大部分已经损坏，只剩下一个角落，依然可以重现全部景物。

6、全息照片与普通照片相比有什么不同

360度全息照片是把活动物体的连续动作拍摄到普通的35毫米的电影胶片上，再由激光合成器处理，变成竖直带状胶片。由于激光具有极好的相干性，不仅能记录光的振幅，还能记录光的相位，使再现的景物具有极度强的立体感和动作的连续性。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。
全息摄影的拍摄要求：（1）光源必须是相干光源（2）全息照相系统要具有稳定性（3）物光与参考光应满足（4）使用高分辨率的全息底片（5）全息照片的冲洗过程要在暗室进行，药液千万不能见光，保持在室温20℃左右进行冲洗，配制一次药液保管得当，可使用一个月左右。

7、全息照相应用前景

随着社会科技的发展，人们对居住环境的要求也日益多样化。无论在什么季节，无论什么时候，都不用担心过节日是否可以回家过节。不管距离多么遥远，都可以按照自己的步调走到一起。从全息投影技术的发展可以看出，高科技将应用于未来生活的方方面面。特别是在环境设计的应用中，它对环境设计的发展具有重要的突破意义。

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8、全息技术成功应用到了哪些地方？

激光全息照相是利用激光的相干特性最为成功的一例。早在1947年，匈牙利人丹尼斯?盖波博士，为了寻求提高显微镜分辨率的新途径，在研究光波的干涉性时，就提出了共轴全息原理。但限于当时所能使用的光源相干程度都不理想，所以发展极为缓慢。激光出现后，在全息照相领域兴起了复苏后的热潮。1962年，美国密执安大学的埃梅蒂?利斯与朱里斯?尤佩尼克斯，利用激光制成了世界上第一幅全息图。而丹尼斯?盖波博士由于他在全息方面的突串贡献，于全息理论提出24年后的1971年，荣获诺贝尔奖金。近年来，由于全息理论的发展，各种拍摄复制全息图像的技术和器件不断出现，使得从事全息摄影和提供制作服务的公司应运而生，全息技术的应用范围也不断扩大，成为光学领域的一支新军。

全息技术的优势在于三维表现，是集高科技、视觉艺术、实用价值为一身的人类信息社会出现的又一新型载体。全息图由于形式新颖、色彩艳丽、立体感强、信息量大，具有极大的商业价值而被广告业首先选中。所以其发展最早的便是立体的广告和说明书了。

爱不释手的杂志封面

1992年8月，我国出刊的第4期《应用激光》杂志封面，粘贴了一张6×6厘米的真彩模压全息图，内容是插入花瓶的一束鲜花，在普通白炽灯光线的照射下，再现的图像清晰明亮，色调纯正，使读者争相观看，爱不释手。

自从日本1981年首次在《计测与控制》杂志上采用了全息图以来，英国1983年第7期《摄影爱好者杂志》和美国1984年第3期《国家地理杂志》也步其后尘，采用全息图作为杂志封面，使得其发行量大增。现在世界上已有数以百计的年报、杂志封面、插图采用模压全息技术。1986年10月，伦敦一家公司首次出版一本印有全息封面与全息插图（共7帧）的童话《镜石》；1988年另一家公司推出含有13幅全息图的年历。由于构思巧妙，印刷精美，全息图与彩色绘画的结合，给人一种新颖的美的享受。

计算机全息图的引入，使得一些人为想像中的造型能用三维图像表现，并大量印刷复制。第一张模压计算机全息图是1988年7月《计算机图像和应用杂志》的封面。它在皮爱尔（PEXAR）公司用计算机作图方法，制作出影片《锡玩具》的基础上，首先实现计算机图像的合成全息，并由钞票公司制成模压烫印全息图，使读者大开眼界。

可供食用的全息图

美国一家食品制造商在传统海滨棒棒糖上又前进了一步：在甜食上印上全息图。这种三维图像不会降低发热量，旨在不使用任何添加剂来些点缀。麻省立体食品公司早已开始对食品印上全息图的可能性进行研究。全息图需很精密的细纹，每毫米达1000线。研究人员为此找了许多材料，包括碳水化合物、食糖、植物树脂、淀粉以及纤维素。该公司已成功地在巧克力糖上制成了三维全息图像。

其制造过程是：将合适的材料，如碳水化合物或糖溶解在液体中，然后在一圆桶中脱水。桶的内壁上刻有光栅结构，作为全息照相副版。当桶的涂层彻底干好后，将其取下切块。这样每片都是一张全息图，像小棱晶似的按彩虹图形反光。

该公司计划生产带有节日、图形和字体的全息图巧克力和甜食，到时食用者将会在埃菲尔铁塔顶上卖的点心上，看到巴黎的立体全景。公司认为，这样做的好处，一是标新立异，起到一个广告的作用；二是食物全息点缀完全是物理技巧，不需要任何着色和添加剂，食用相当安全。更重要的是通过此项技术开创了可食商品防伪的新方法，如名贵的药品。也就是说同样的技术也可以用于药丸和胶囊，这样仿造就变得相当困难和费用昂贵。据估计，美国医药公司仅由于他人仿造，每年就会损失14亿美元。如采用这种技术，无异等于增加了公司的收入。

将大楼运到现场展示的广告

商品经济的发展推动着人类社会物质文明的进步，其中广告功不可没。各种跨国的展览会和贸易洽谈会都是企业亮相的大好时机。实践证明，图片、资料、录像带的效果远不如实物展出的广告效果。例如著名的巴黎航空博览会、新加坡的兵器工业展览会上，国际上著名的大公司都不惜工本，跨洋越海将实物送展。但毕竟展出场地有限，不可能将产品全部样品一一展出，况且有些物品根本无法运输，如房地产的大楼，无论如何是搬不到展厅的。但激光全息技术的出现却轻而易举地解决了这个问题。例如美国三家著名的全息图片制造商，联合为新英格兰开发公司制作了一幅34英寸×72英寸的合成全息图，这是一座大型建筑结构的模型，其图像不仅展示了结构的外部，还展示了其内部，可在两者间进行变换，雇主对此非常满意。

在西方国家，全息图已经成为商品，它的发展也决定于市场需要。目前巨幅全息照像的用途主要用于商业展览和展示，除上述不可能移动的物品适用外，几乎所有可以用广告的地方都可以应用。其优点一是增加摊点或新产品的可见度。一幅大尺寸全息图在众多的宣传图像中，可更鲜明突出地引人注目，甚至可以取得意想不到的轰动效应；二是可以提供更大的视角和更大的观察范围，能容纳更多的信息和更大的景深，因此大大增强再现效果。

全息图在某些方面甚至可以超过实物展出的广告效果，清楚地展示一种产品的剖面或一个思想概念。特别是展示的不是已生产的产品实物，而仅仅有设计模型或设计图（如计算机绘制的图像），尤能显示其作用。1986年，日本丰田公司曾把根据新设计的构思，用计算机制成汽车模型，并将它拍摄成巨幅全息图片，使更多的人开始认识到，全息图竟然有如此奇妙的功能以代替实物和模型。美国的ADD公司曾用计算机制图法制作一幅大尺寸的发电机三维计算机全息图，看起来一目了然，做为教学工具非常合适。

用图像告诉顾客

宝丽来公司在应用全息照像技术上别具一格：该公司把全息图附在一种胶带包装上，它起着双重作用：既闪闪发光，吸引顾客，又帮助顾客懂得如何使用该产品。这种医用胶带是为护士专门设计的，其包装的特点是护士不用脱去手术手套就可以打开这种无菌胶带。公司的梦幻全息图显示用两手拉一根胶带，稍微变换一下观察角度，就会发现图像在动：从一个角度看胶带打开，换一个角度则又关闭。随着角度的变换图像的颜色也在变化，从鲜黄到橙黄又到绿色，使人感到赏心悦目。该公司声称，他们的目的是要让顾客知道如何打开胶带，因为他们已习惯使用普通胶带，这样可比文字更形象地说明使用方法。

胸前飘花的时装

近几年来，全息立体图在像质、色彩等方面均有显著的改善，效果越来越好，引起了人们的瞩目。1991年4月，在巴黎举行的国际创新展览会上，法国展出了用全息衍射箔作为服饰的时装。英国空间时代公司更发展一种可以剪裁、缝纫，并可用机器清洗的全息编织品，用它制成的衣、裤、帽、夹克、衬衫、乃至“比基尼”泳装，已在英、法、德、西班牙的一些商店中出售。穿着用全息衍射箔作为装饰品的服装，在阳光照射下熠熠生辉，当观察者的角度或光源的角度以及距离合适时，就会在穿着者的胸前或帽子上“飘”出一朵花或是其他什么玩艺，给人一种新奇的感觉。这也是开拓模压全息应用领域的又一尝试。

9、请依据全息原理解释全息照片的三大特点：三维立体性，可分割性，白光不能在线

全息照片是用能够记录光的振幅和相位的材料感光的（传统的只能记录振幅，相位决定了立体感）。 所以有立体性，并且每个点都记录了所有光的全部信息，所以，即使被打碎，每一小片也能还原出完整的像。

全息照片( hologram)
是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照相的原理是依据光的干涉原理，利用两束光的干涉记录被摄物体的信息。全息照片不用一般的照相机而要一台激光器。激光束被分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，被称物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当物光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照片的摄制过程。彩虹全息照相技术还可拍立体图像。
全息照相，就是将激光技术用于照相，在底片上记录下物体的全部光信息，而不像普通照相仅仅是记录物体的某一面投影。因此当底片上的物体重现时，在观看者的眼里显得异常逼真，它产生的视觉效应，完全与观看实物时一模一样。
全息照相的原理，简单地说，主要利用了激光颜色纯这个特点。其实，关于全息照相的理论早在1947年就由英国科学家伽波提出来。但直到亮度高、颜色纯、相干性好的激光问世后，才真正拍摄出全息照相。
全息照相与立体照相是两回事。尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，横看竖看，看到的只能是照片上的那个画面。但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。
全息照相的第二个特点是能以一斑而知全貌。当全息照片被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照片上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。
全息照的第三个特点是在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照片能够存储巨大的信息量。
全息照片为什么会有这样的一些特点？为什么普通照片没有这些特性呢？这要从拍摄的原理谈起。
假如用一束激光照明一个微小颗粒。从小颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的球面波。我们向小颗粒看去，是明亮的一点。用照相机为这小颗粒照相时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这一点的亮度与小颗粒反射出来的光强有关。照相底片可以记录下这一点的亮点，但记不下小颗粒在三维空间的位置，印出来的照片上也只有一个亮点。看起来没有一点立体感觉。拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光和小颗粒反射出的球面波一起照到照相底片上。整个底片都受到光照，它记录下的不是个亮点，而是一组同心圆，当同心圆间隔很小时，看起来，就像是用刀把一个圆萝卜切成一片片薄片，叠在一起，成为一组同心环那样。底片经冲洗后，放到原来的位置，再用拍摄时那束发出平面波的激光，以拍摄时的角度照到底片上，我们可以看到原来放置微小颗粒的位置上有一个亮点。注意！这个亮点在空间，而不是在底片上，我们看到的光就像是从这个亮点发出来的。所以，全息照片记录下来的不仅是一个亮点，还包含亮点的空间位置，或者说记下从亮点发出的整个光波。全部奥妙就在于这种新奇的拍摄方法，在于这一束平行（平面波）激光束。这一激光束，我们称之为参考光束。
因此，任何物体实际上都可以看成是无数个明暗不同的亮点组成的立体图像。用上面的拍摄方法拍成的全息照片就是无数个同心圆组成的复杂图形，看起来也是灰暗的一片。同样，这张全息照片不仅记录了物体各点的明暗，还记下了各点的空间位置。当用参考光束照射冲洗后的底片时，我们看到的光就像是从原物体上发出来的。所以，我们说它记录了有关物体发出的全部光信息，全息照片的名称就是因此而得来的。不过激光全息照片只有在激光照射下，眼睛看上去才有立体的形象，而激光器是一种价格较贵的设备，一张照片要配备一架激光器，除了科研部门、专门的场所中有可能设置外，要普遍、广泛地应用是不可能的。针对这个缺点。科学家不断研究，终于发明了一种在白炽灯光下也能看到全息景象的全息照片。称为白光全息或彩虹全息。
激光全息照的底片，可以是特种玻璃，也可以是乳胶、晶体或热塑等。一块小小的特种玻璃，可以把一个大型图书馆的上百万册藏书内容全部存储进去。
如果留心一下报纸上的照片，就能发现它们是由一个个小点子组成的。每一个小点子叫做一个像素，它的密度大约是每平方毫米内有几个点。而全息照相用的特种玻璃膜层厚约10微米，像点密度每平方毫米内在2000个点以上。在这种底片上，每平方毫米的地方内，可以装下一张310平方厘米的大照片。在一小块5毫米见方的薄膜上就能装下一本200页厚的图书。
全息照相机的发明，主要意义不在于照相，它作为激光技术的一个方面，在工业、农业、科研等领域具有广泛的实用价值。
从照相方面讲，这是一种全新的技术。因为全息照片有逼真的立体感，用它来代替普通照片有独特的效果。在国外，已有人用全息照片做成书的插页，做成商标，做成立体广告；博物馆用它来代替珍贵文物展出。国外有一家机床制造公司，到另一个国家开商品介绍会，就用全息照片代替实物办了一个机床展览会。展览厅里全部是各种机床的全息照片，这些全息照片看起来和真的机床并没有什么两样，反而更加引起参观者的兴趣。
构思精巧的全息照片也是一件精美绝伦的艺术品。美国和法国等国家都有全息照片博物馆，集中了全世界最精美的作品。
全息照相还可以将珍贵的历史文物记录下来，万一有文物古迹遭到严重破坏，即使荡然无存，我们仍然可以根据全息照相重建。比如像北京圆明园那样的名胜，当年被八国联军焚毁，现在虽然打算重建，因为不知道整个面貌，就难以完全恢复。如果全息照相提早100年发明的话，事情就好办了。
从立体景象的全息照片得到启发，科学家想到了全息电影和全息电视。实验性的全息立体电影已经在前苏联出现。放映这种电影时，观众看到的景象并不在银幕上，而是在观众之中，使人有身临其境的真实感觉。至于全息电视，因为它涉及的技术问题比较复杂，目前还在研究。1982年，德国的电视台播送的立体电视，并不是激光全息电视，它的原理和普通立体电影一样，观看时要戴一副特殊的眼镜。预计到本世纪末，电影和电视又要换代了；到那时，人们的文化娱乐生活，可能会由于激光全景立体电影和激光立体电视的出现而变得更加丰富多彩。
全息照相的另一项重要应用是制作可以在一些特殊场合代替玻璃的全息光学元件。这种特殊的光学元件具有加工方便、小巧、轻、薄等优点。一个凹透镜可以使光束发散，一束平行光波照上去变为球面波；我们前面谈到的用小颗粒拍摄的全息照片也会把平行光参考光束变为球面波；这样的全息照片也就是一个特殊的凹透镜。用类似的方法可以制作出凸透镜、柱面透镜等光学元件。这种元件和纸一样薄，一样轻，还不会碎。现在已经有用全息光学元件做成的望远镜，它的厚度和一般近视镜片差不多。还有人报道用全息光学元件做成窗玻璃。这种奇异的窗玻璃不会影响人的视线，却能反射大量的阳光，兼有窗帘的功能；更有趣的是，可以把它反射的阳光集中到装在窗檐下的一排太阳能电池上，转化为电能，供室内使用，真是一举三得。
全息照相技术有明察秋毫的本领。因为全息照片能精确地再现原来被拍摄的物体，我们可以用它作标准检查原物有没有变化；事实上只要有1微米的变化，就可以用全息照相技术检查出来。科研生产部门，还让激光全息摄影来担任成品内在质量的“检验员”。检验时，给被检物加上一点压力或加点热；如果物体内部有裂痕、微孔，它的表面就会发生相应的变化。尽管这种变化的程度极为细微，肉眼根本无法觉察，但在全息摄影这对“火眼金睛”下面，所有这些瑕疵、隐患，统统暴露无遗。这种方法除了可以精密地检查内在质量外，还有对被检物丝毫无损的的优点，特别适用于贵重物品，例如珍贵文物、古代雕塑品的检测。希腊科学家曾用这种方法查出古代塑像受风化的程度。生产上用这种方式检查精密零件、飞机蒙皮、飞机轮胎的内在质量。在国外的飞机轮胎工厂里，已经起用了激光全息照相“检验员”。这种方法还被用来作生物学研究，比如研究脑壳受力时产生的形变，研究蘑菇的生长速度等等。
还在发展当中的是全息存贮技术。我们在谈全息照相特点时提到过的存贮信息，也就是记录信息的能力。从理论上计算，用光盘存贮信息，每平方厘米可以存贮的信息约为106位，而用全息存贮，每平方厘米可以存108位，高100倍！而且读出信息的时间只有百万分之一秒！
现在，已经可以把信息存到材料里面去，全息照相用的材料不是一薄层底片，而是整个一块晶体可以存入10万册图书，一个图书馆只要保存几块记录晶体就可以。这看来带有一点幻想色彩，然而是有希望做到的。更重要的是全息存贮的发展将会促进计算机的发展、换代。
一般的全息照片，只能一张一张制作，价格也很高；除了科研上的使用以外，只能当作高级艺术品。80年代出现了一种新的压印全息技术。用这种方式制造全息照片，先要做成一块金属的微浮雕板；把它当作印板，在镀有金属膜的特殊纸张上压出全息照片。这比印邮票还要方便，可以大批生产，成本大大降低，应用面也越来越广。
这种全息照相不仅有立体感；在阳光或灯光下呈现多种色彩，衬在银白色的金属背景上，显得更为绚丽。人们用它来装饰书刊、玩具、旅游纪念品，很具魅力。
这种全息照相也包含着丰富的信息，而且完全取决于制作时采用的景物和拍摄方式，就像加了密码一样。没有原始印版，无法复制。因而，它成为防止伪造的有效手段。已经在纸币、信用卡、磁卡及外交签证等凭证上出现各种全息标识以防伪造。在我国，也已有不少厂商采用全息照相商标来防止有人伪造商标，欺骗顾客。
值得一提的是，全息照相这项重大技术成就，却是在与普通摄影毫不相干的科研领域内发明的。发明者加伯研究这一课题的目的是想要提高电子显微镜的分辨率。他设计了这种新的成像方法，并于1948年公开发表在科学杂志上。但是，当时没有激光这样好的单色光，技术上也有一些困难，加伯并没有取得成效，他的论文也没有人重视。
直到十多年后的1964年，因为出现了激光器这种理想的光源，全息照相技术才开始发展起来。很快，全息照相术便成为一种用途十分广泛，并且具有无限发展潜力的新技术。加伯因为首创全息照相的理论，荣获1971年诺贝尔物理学奖。他本人由此而被世界公认为“全息照相之父”。

10、关于全息照片

想法不错。。。其实全息技术是利用人的眼睛只记录光线信息而不是物体实际信息这个原理，所以我们只需要记录下我们眼睛观察的那个物体所反射的光线就行了，而且还要在相等的光源情况下。我记得我们做实验的时候是利用光的干涉原理来记录的。在完全黑的房间里，把一束激光利用反射镜或分光镜分成两束，因为激光是单一频率，把其中一束激光直接打到感光玻璃上，另一束打到物体上，发生漫反射，根据物体表面的情况不同，那么反射到感光板上的激光和直接打到感光玻璃上的激光的强度和位相会不同，发生干涉后被感光玻璃记录。那么在同样的位置进行逆向操作，则可以把物体反射的激光的情况重现，人眼就能观察到和当初看见物体一样的像。但这只能记录能被激光打到的那些部分，如果想记录所有面，可能要更复杂，可能要改进记录方式或者激光照射方式等。穿裙子理论上是可以，不过估计不会可以让激光去照那吧。。。至于房底，我想那是肯定照不到的，所以肯定记录不了。全息技术之所以现在不能实际运用，就是自然光源无法还原，就算你记录了反射太阳光的信息，你没有照射角和照射光源的频率，强度等信息，就等于告诉你人名，性格，性别，但不告诉你地点，出生年月要你去找人一样，无法还原。