白光全息
White-light Hologram
为了记录和保存重要的场景、美丽的事物，我们将它们拍成照片，不过目前的照片大都是平面的。由于没有立体感，所以不能很好地还原事物的本来面目。那么有没有能够全方位地记录事物、而后又将其立体重现的技术呢？答案是肯定的，就是全息技术，利用它就可以把事物的所有细节真实立体地再现出来，就像《星球大战》、《星战前传》和《阿凡达》等科幻影片（如图1所示）所展现的如梦如幻的影像。
图1 影片中的全息应用。（a）《星球大战》中莱娅公主的全息影像；（b）《阿凡达》中纳威人的家园树3D影像。
实验装置
白光反射全息图（图2）、射灯。
图2 白光反射全息图
图3 在白光照射下的全息图像
现象观察
打开射灯，让白光从前上方照在白光反射全息图上。站在画前，可观察到如图3所示的立体画面，你会感觉到画面伸出画框外，但如果用手去触摸，摸到的却是平的镜面。
现象解密(www.xing528.com)
图4 全息照相的光路图
全息技术是利用相干光的干涉和衍射原理来记录和再现物体3D影像的技术。该技术的实现需要两个步骤：首先是利用干涉原理记录物体光波信息的拍摄过程；然后是利用衍射原理再现物体光波信息的过程。其拍摄过程如图4所示，把激光器产生的激光通过分束器分为相干的两束，分别作为物光和参考光。两束光经平面镜反射到合适方向，分别经扩束镜扩束后，照在被摄物体上的物光会形成漫射式物光束。物光束同扩束后的参考光在记录板上相遇产生干涉，干涉条纹把物体光波上各点的相位和振幅等信息全部记录下来。记录着干涉信息的底片经过显影、定影处理后，就成为一幅全息图。
如果我们用一束与拍摄时参考光的波长和传播方向都相同的激光照射全息图，就可以逼真地再现原来物体的三维影像。因为布满干涉条纹的全息图会在再现过程中起到复杂光栅的作用，相干激光经过全息图的衍射后，会产生复杂的衍射场，从而具有真实的立体感觉。并且更神奇的是，全息图的每一部分都记录了被摄物体上各点的光信息，因此全息图的每一部分都能再现被摄物体的整个图像。
通过再现过程我们看到，要让全息图像能够再现，要求使用同波长的相干光。那么我们为什么在实验中用白光照射，也能看到全息立体影像呢？这是因为记录白光全息图的记录板比较特殊，它的感光层厚度远大于干涉条纹的间距，在拍摄过程中，会在厚度方向上记录下被摄物体全部信息的干涉条纹，这样形成的3D干涉影像称为体全息图。体全息图在包含各种波长的白光照射下，只有波长和干涉条纹间距满足布拉格衍射条件2d⋅sinθ=kλ（其中d为干涉条纹间距，λ为入射光波长）的光才能被反射回来成像，其他颜色的光则会透射过去，所以我们在白光下也能观察到全息立体图像。
应用拓展
目前，全息技术已经广泛应用于信息存储、投影光刻、展览展示、军事侦测定位、信息防伪等众多领域，但最令人期盼和向往的是3D全息影像技术。目前美国和日本等国家，已经初步研制出可以实现类似科幻片中的3D全息投影的设备。图5（a）、（b）是全息投影的一些应用，而苹果公司称，会把该技术应用在即将推出的iphone手机中。不久，更加逼真形象的立体全息影视时代必将给我们的生活带来更丰富多彩的感官享受。
图5 三维全息的一些应用
思考题
1.用蓝色的光照射用红色激光得到的全息图，能看到全息影像吗？
2.列举生活中全息技术还有哪些应用？
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