第三、四讲+激光全息摄影的发明及原理.ppt

第三讲激光全息摄影的发明Theinventionoflaserholography 什么叫全息 全息 一词源于希腊词hobos和grammar 在英文中用Holography表示 Holo 即 完全 的意思 我国译为 全息 意思是 全部信息 一 引言 全息技术参与美国大选 在2008年美国总统大选的新闻报道现场 美国有线电视新闻网 CNN 其总部在美国的佐治亚洲 运用全息投影技术 将身处异地的CNN女主持JessicaYellin的 全息影像 出现在直播间里 与著名主持人WolfBlitzer面对面交谈 而实际上她本人远在芝加哥 令人称奇 在这一技术中 总共动用了35部高清摄像机 像好莱坞大片一样从各不同角度对主持人进行拍摄 图像素材进而被输送到20台电脑中进行处理合成 形成的影像通过37英寸等离子电视预览后即传输到演播现场 由高清投影机实现人像再现过程 广州海心沙的全息影像 八角楼灯光 复原了等大的八角楼 用真人比例的全息成像动态演示毛泽东 贺子珍在八角楼生活工作的情景 窗口上方设置游走字幕屏 人物对话会一一出现在上面 全息投影中的人物景像栩栩如生 井冈山革命博物馆用全息技术展览展示 英女王的全息照片 2010年6月5日 Google为了纪念全息摄影术的发明者丹尼斯 伽博诞生110周年制作了新的LOGO 全息水晶棺 二 全息摄影术的发展史 1948年 在世界上第一张黑白照片出现的111年后 英国科学家丹尼斯 伽伯为了提高电子显微镜的分辨本领提出了一种新的成象原理 即通过物光与参考光的干涉 记录物光波前上各点的全部信息的记录方法 并随着激光的出现 发展成科学技术的一个新领域 盖伯于1971年获得诺贝尔物理学奖 ThomasYoung Grandfatherofholography DennisGabor FatherofHolography 丹尼斯 伽博 DennisGabor 1900年 1979年 英国匈牙利裔物理学家 1971年诺贝尔物理奖获得者 全息摄影技术的发明者 ArticleNature161 777 778 15May1948 doi 10 1038 161777a0 ANewMicroscopicPrincipleD GABOR 1948年D GABOR在Nature杂志上发表的文章 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 匈牙利裔著名物理学家 电气工程师和发明家 因为发明和发展了全息摄影术而获得1971年诺贝尔物理学奖 这是除100多项发明专利权之外 加博尔所获得的最高荣誉 60年代激光的问世 为全息术提供了理想的相干光源 1962年在美国密歇根大学环境研究院从事雷达工作的利思和乌巴特尼克斯两个人提出采用倾斜参考光束形成一个均匀的相干底衬即所谓离轴全息照相法 从而克服了共轴全息图的本质缺点 他们于1963年 首先做出了第一张成功的全息照相 1964年 利斯 Leith 和乌帕特尼克斯 Upatnieks 制作了第一幅真实三维物体的透射激光再现全息图 再现图像十分清晰 Trainandbirds 10 13cm利斯 Leith 和乌帕特尼克斯 Upatnieks 制作 1962年 前苏联科学家丹尼苏克首次拍摄出了反射式全息图 丹尼苏克 YuriDenisyuk Pioneerofmodernholography 1969年Benton在全息图的碎片能再现物体完整像的启发下 提出了彩虹全息术 首次利用二步法制成了彩虹全息图1978年美籍华人陈选和杨振寰提出了一步彩虹全息1977年CrosS复合全息图 即多重全息图 制成 StephenBenton This1968whitelighttransmissionhologrambyStephenBenton 1980年 美国科学家利用压印全息技术 将全息表面结构转移到聚酯薄膜上 从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片 1981年日本举办了首届模压全息图展览 目前国外许多公司都在作为商品组织大规模生产 1981年 日本首次在 计测与控制 杂志上采用了全息图 1984年美国 国家地理 杂志也采用了带有飞鹰立体图像的全息图作为封面 映像十分逼真 发行量创历史最高记录 高达1000万册 风靡美国 1986年中国第一家激光全息产业青岛倚美图象公司 得到了北京邮电大学的支持 建立 主要产品是模压全息图 1992年 中国出刊的 应用激光 杂志封面 也采用了真彩模压全息图 早在1992年 英国就成立了 国际全息制造商协会 同时建立了全息图注册制度 目前全息投影的表现形式主要有两种 立体全息投影和单面全息投影 其中 360度全息投影可用于产品或珍贵物品的展示 180度全息投影可用于1 1动态展示 根特 YvesGENTET 是一名激光专家 居住在法国波尔多城郊的小镇 在1994年发明了世界上第一台便携全息俏像摄像机 随后几年他与他的兄弟一起发明了名为 终极 的感光乳胶 获国际全息图制造者联合会颁发的 本年度最佳全息摄影作品 和 最新全息摄影技术 奖 YvesGENTETandhisholographicselfportraitilluminatedbylaserlight Colorreproductionofthefinaldiffuseobjecthologramcomparedwiththerealobjectunderthesamereconstruction illuminationsource 1995年7月1日起用新工艺制作的身份证 采用了透视全息图像 第二代身份证上的防伪标识 1999年美国ZEBRAIMAGING公司推出了 真彩色数字化大面积大视场大景深光聚合物反射全息图 推动了三维显示全息图的进一步发展和市场化 ZEBRA全息图将全息技术和计算机技术结合起来 形成新的数字化自动化象素全息图技术 一张全息图再现像视角超过1000 景深6英尺 全息图颜色鲜艳逼真不变 水平和垂直动态视场分别可达100度 全息图面积可以任意大 使全息三维显示技术在空间显示 广告宣传 文物 人像 标本 模型 实物图象 抽象图象 工业数据 工业设计等等方面的三维逼真空间显示前进了一大步 显示了全息图应用光辉灿烂的前景 2005年 诺基亚手机的原装电池上附有一张防伪全息图和一个可以在网上或短信查询的20位隐形识别码 全息摄影发展的四个阶段 第一代全息图 全息术的起萌阶段 汞灯拍摄汞灯再现 丹尼斯 伽博第二代全息图 激光拍摄激光再现 利思和乌巴特尼克斯第三代全息图 激光拍摄白光再现 本顿 丹尼苏克第四代全息图 计算机制作全息图 白光再现 数字全息图 美国ZEBRAIMAGING公司 思考题 1 激光全息术是哪一年发明的 发明人是谁 他于哪一年获得了诺贝尔物理学奖 2 是谁在哪一年发明了反射全息术 3 彩虹全息术是哪位科学家在哪一年发明的 有何重要意义 第四讲激光全息摄影原理ThePrincipleofLaserHolography 物体全部信息 振幅与位相 的记录 再现 怎样把镜子里看到的像固定下来呢 全息照相 无透镜两步成像 第一步干涉术 物光波前的全息记录第二步衍射术 物光波前再现显示真三维图像 被摄物 照相机 普通照相只记录物光的振幅信息 因此 所成的是物体的平面图象 普通照相 激光全息图的记录原理 将同一个激光器发出的激光用分光器分为两束 一束照射被摄物体 一束直接照射全息干板 参考光 由物体反射的光 物光 与参考光在空间相遇形成干涉条纹 全息干板将干涉条纹记录下来 这些条纹里包含了来自物体的全部信息 强度信息和位相位相信息 拍摄全息照片的原理图 激光全息图的再现原理 将记录有物体全部信息的全息干板进行暗室处理后 再用一束激光束照射 激光经过干板上干涉条纹的衍射 人眼通过干板可以看到一个与原物体形状一样的像 虚像 同时在以干板为对称的地方还有一个与原物体完全相同的像 实像 再现原理 二 实验仪器 He Ne激光器全息台曝光定时器全息干板暗室设备 激光器 全息台 暗室处理设备 被拍摄物体 三 实验步骤 1在全息台上调整光路2测量光强比3拍摄全息图4将干板进行暗室处理并凉干5在激光下观察再现像 四 全息图的拍摄 1 全息记录 1 将个光学元件调至等高 2 调整光路 光程差 物光程 参考光程 3 使物光和参考光的光程大致相等 4 调节物体位置 使物光和参考光的夹角小于等于30度 5 调节参考光与物光在全息干版上照度比为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 取下白屏换上全息干版 注意正面 有药的一面 对着光 4 安静等待1到2分钟 等到整个系统稳定后 打开激光开关进行曝光 曝光时间为8到10秒 3 全息干版的冲洗 在照相暗室中 可在暗绿灯下操作 整个过程不能用手触摸全息干版的表面 最后在清水中冲洗干净 凉干后再将干版放回光路中观察 干板上记录的是干涉条纹 而不是物体的像 因此 全息图在普通光源下看到的外观仅为干涉条纹 全息照片外观 4物像的再现与观察 1 再现虚象的观察 再现虚象 细激光束 全息干板 观察屏 实象 3 用人眼观察虚像 改变眼睛的位置做同样观察 可观察到再现像的不同部位 2 观察的实象情况 全息图再现像 六 全息照相的特点 1 全息照片再现像是真实物体的三维立体图象 并且可同时再现一虚一实两个相 2 全息照片具有可分割特性 如果全息照片打碎了 它的每一块碎片都可以再现原物体的像 即可以一斑而知全豹 如 一朵玫瑰的全息相片被割成两半 用激光照射 会发现每一半都有整个玫瑰的影像 即使再分下去 每一小块底片中都会包含着一个完整的原来玫瑰的影像 3 全息照片再现物像的亮度 大小均可调 4 同一张全息感光板可进行多次重复曝光记录 五 注意事项 要注意安全 绝对不能用眼睛直视未扩束的激光束防止视网膜损伤 不要用手触摸实验仪器的光学元件的镜面 在拍摄全息照片时 要保持室内安静 不要触及防震平台 曝光前稳定一段时间 拿破仑半身铜像全息图 从平面照片的正前方看是正面像 激光全息摄影的神奇 从左边可看见左面的脸 从右边可看见右面的脸 全息图的神奇 一只青蛙的三个角度 看得见全摸不到的香蕉 悬浮于空中的草莓全息像 悬浮于空中的汽车全息图像 思考题 1 全息照相的原理是什么 用什么方式看全息图的再现像 2 激光全息图有哪些主要特点 3 全息照相与普通照相有什么不同 全息图片 全息图 美人鱼 小鸡破壳而出全息图 玻璃杯全息图 狗 1988年10月18日奥地利发行了世界上第一张全息图邮票 长方形的全息图镶在蓝色的背景图中 邮票面值为8先令 全息图中有一个奥地利出口产品商标的平面图形和正方体的立体图象 文字是 奥地利 和 奥地利制造 世界上第一张全息邮票 多路合成角度全息用于艺术品展示 全息圣母子像 天使与和尚 埃及法老 全息摄影欣赏 国外全息图欣赏