普通照相是把物体通过几何光学成像的方法记录在底片上，每个物点转换成相应的一个像点，得到的仅仅是物的亮度（或强度）分布。全息照相也是一种照相过程，但在概念上则与普通照相根本不同。全息照相不仅要记录物体的强度分布，还要记录下传播到记录平面上的完整的物光波场，这就意味着既要记录振幅又要记录位相。振幅（或强度）是容易记录的，问题在于记录位相。所有的照相底片或探测仪器都只对光强起反应，而对光波场各部分之间的位相差则是完全不灵敏的。D.盖伯应用物理光学中的干涉原理，在物波场中引入一个参考光波，使其与物光波在记录平面上发生干涉，从而将物光波的位相分布转换成了记录在照相底片上的光强分布。这样，就把完整的物光波场都记录了下来。由此获得的照片称为全息照片或全息图（Hologram）。盖伯证明了，用这样一张记录下来的全息图最后可以得到原物体的像。
记录全息图的一种光路布置如图5.1.1所示。由激光器发出的高度相干的单色光经过分束镜BS时被分成两束：一束光经反射镜M1反射，并经扩束镜L1扩束后，用来照明待记录的物体，称为物光束；另一束光经反射镜M2反射和扩束镜L2扩束后，直接照射全息底片H（又称为全息干板）。后一束光提供一个参考光束，当其与来自物体表面的散射光均照射到全息干板上时，物体散射光与参考光进行相干叠加，其结果会产生极精细的干涉条纹（干涉条纹间距在5×10-4cm量级），并被记录在全息干板上，从而形成一张全息图底片。
图5.1.1 记录全息图的一种光路(www.xing528.com)
上述全息图底片经过显影、定影处理后，当用原参考光照明时，光通过全息图后的衍射和衍射光之间的干涉，形成与物体光波完全相同的光波，从而得到原物的清晰图像。这个过程称为全息图的重现（Holographic Reconstruction），如图5.1.2所示。即使把原来的物体已经取走，重现时仍可形成原来物体的像。如果重现波前被观察者的眼睛截取，则其效果就和观察原始物体的真实三维像一样。当观察者改变其观察方位时，景象的配置便发生变化，视差效应是非常明显的。同时，当观察点由景象中的较近处改变到较远处时，观察者的眼睛必须重新调焦。如果全息图的记录和重现都是用同一单色光源来完成的，那么，不存在任何视觉标准能够用以区别真实的物体和重现的像。
图5.1.2 全息图的重现
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