激光全息照相的原理和基本过程

全息照相与普通照相不同。普通照相通过照相镜头或摄影机镜头把景物上各点反射回来的光记录在感光底片上，感光底片上记录的只是光的强弱（光线的振幅）。由于普通照相仅把景物散射光的振幅记录下来，所以得到的是与真实物体相差很大的二维图像，而全息照相则采用光干涉的方法，把待记录物体的散射光波的振幅和位相全部以干涉条纹的形式记录下来，即将物体的全部信息（如文字、图案或三维物体的外形）记录在一种载体上。简单来讲，全息照相所得到的全息图是一张薄片，上面布满肉眼无法辨认清楚的、形状复杂的相间条纹结构，这种条纹结构通常称为光栅，当光束以一定角度照射在全息图上的光栅处，则物体信息将以一定光的形式从全息图上释放出来，人眼迎着这些再现光去观看，可以从全息图的多个侧面观察到逼真的立体图像或色彩可变的图像，这与普通照片的平面像有着本质的不同。

全息照相又称全息摄影，是利用光的干涉把景物散射光波以干涉条纹的形式记录在感光胶片（或干版）上，即把物体的全部信息记录下来，从而获得具有立体图像的一种成像方法和技术。全息照相的基本过程可分为两步。

1.利用干涉法拍摄全息图（全息照片）

如图6-1所示，激光发生器激发出的激光束经分光镜一分为二。一束作为物理光束，经折射镜组折射后，照射到被拍摄物体上，经过物体的反射，在预定位置的特种感光胶片上留下物体的光信息；另一束作为参考光束，经过反射及扩束镜组后，直接照射到感光胶片上与物理光束相遇，形成干涉条纹；两束光同时作用于感光胶片，即可记录下物体的激光全息信息，再经过显影和定影处理，得到物体的激光全息照片。

图6-1　激光全息照相技术原理示意图

1—激光发生器；2—分光镜；3—参考光束；4—折射镜；5—扩束镜；
6—感光胶片；7—物体；8、9—折射镜；10—物理光束；11—气体(www.xing528.com)

2.利用衍射原理将全息图上的信息再现（也称为激光彩虹全息图片的制作）

激光全息照片的再现需要参考光束的照射，即在特定的条件下才能观察到，而在普通白光下不能再现。为了在普通白光下也能观赏物体的全貌（激光全息图），需要进一步制作彩虹全息图像。如图6-2所示，激光发生器激发出的激光束经分光镜一分为二。一束作为再现光束，经折射镜和扩束镜组后，照射到激光全息照片上，穿过全息照片的再现光束通过挡板上的水平狭缝，照射到预定位置的第二张激光全息底片上，记录下激光全息照片的光信息；另一束参考光束经过扩束镜后，直接照射到第二张激光全息底片上与再现光束相遇，形成干涉条纹；经过显影和定影处理后，得到可以在普通白光下再现的激光彩虹全息图片。简单地讲，激光彩虹全息图片的制作过程，即是对被拍摄物体的激光全息照片进行二次拍摄的过程。

图6-2　激光彩虹全息图像产生原理示意图

1—激光发生器；2—分光镜；3—参考光束；4、8—扩束镜；
5—激光彩虹全息图片；6—狭缝挡板；7—激光全息底片；9—折射镜；10—再现光束

激光彩虹全息图片在普通白光下（不需要激光作为光源）即可再现，可见光中的每一种波长的光都可以被图片上的干涉条纹衍射，由于衍射的角度各不相同，因此在不同的方位欣赏图片时，就会看到不同色彩的原物图像。