丹尼斯·加博爾
喜歡用谷歌搜索引擎的朋友會發現，前幾天的谷歌Logo套上了一個奇怪的水晶棺，那是谷歌為紀念全息攝影術的發明者——丹尼斯·加博爾誕辰110周年的紀念涂鴉。那么，到底什么是全息攝影呢？我們為大家搜集了一些這方面的資料。
谷歌紀念丹尼斯·加博爾誕辰110 周年
瑞典皇家科學院將1971年度的獎金授予了一個已獲得100多項發明專利權的人——丹尼斯·加博爾，主要是由于他在全息照相術上取得的成就，該成就可認為是發現，也可以認為是發明。丹尼斯因發明和發展了全息照相法，獲得了1971年度的諾貝爾物理學獎，這是他所獲得的最高榮譽。
全息攝影是指一種記錄被攝物體反射波的振幅和位相等全部信息的新型攝影技術。普通攝影是記錄物體面上的光強分布，它不能記錄物體反射光的位相信息，因而失去了立體感。
全息攝影采用激光作為照明光源，并將光源發出的光分為兩束，一束直接射向感光片，另一束經被攝物的反射后再射向感光片。兩束光在感光片上疊加產生干涉，感光底片上各點的感光程度不僅隨強度也隨兩束光的位相關系而不同。所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強度，也記錄了位相信息。
非常遺憾的是，我們無法為大家在這里展示全系攝影的奇妙效果，因為人眼直接去看這種感光的底片，只能看到像指紋一樣的干涉條紋，但如果用激光去照射它，人眼透過底片就能看到原來被拍攝物體完全相同的三維立體像。一張全息攝影圖片即使只剩下一小部分，依然可以重現全部景物。全息攝影可應用于工業上進行無損探傷，超聲全息，全息顯微鏡，全息攝影存儲器,全息電影和電視等許多方面。
全息攝影又稱全像攝影（Holography），是光學上極富誘惑的一項技術。我們都有這樣的體會，灑在馬路的油膜在陽光下會呈現出多種色彩，而在吹起的肥皂泡上也會看到同樣的情況，原因是由于肥皂泡兩個面的反射光出現了干涉，稱光的薄膜干涉現象。光是攝影的生命，而光有很多的特性，如色散和散射，有經驗的攝影師可以充分利用這些現象變有害為有利，從而為作品添加一些新奇的效果。照相機鏡頭是由多組透鏡合成的,為避免光在透鏡表面的反射損失，人們發明出鏡頭的鍍膜技術，使一定波長的光在反射時相互抵消，以增加進入鏡頭的光線使成像更清晰。同樣，人們利用光波的干涉特性研究出了具有立體效果的全息攝影技術。全息攝影曾一度是科學家進行科研的專利技術，現在普通人經過一定的學習也可以掌握了，如普遍用于信用卡或圖書封面的仿偽卡，那是一種立體顯像的東西，在陽光下顯示著五光十色的反射光。
全息這一詞我們會感想到很熟悉，聯想到全息投影，聯想到耳針中的人體全息圖。人耳是人體的一個縮影，上面對應人體各個器官，從這里人們進一步研究出人體的任何一局部都有整個身體的信息，所以稱全息圖，了解這點對全息攝影也就容易理解了。
在物理課的力學中我們做過水波的干涉實驗，而根據光的波動特性，人們也成功地觀察到了光波的干涉與衍射現象。為得到頻率相同的二條光線，讓光從一個狹縫中同時射向第二屏的兩個小孔，兩束光在屏后出現了干涉條紋，條紋的出現是因為二束光的波峰與波谷會由于疊加時（同相）光加強，相互抵消時（反相）光減弱。這一現象使美國麻省理工學院的物理學家Stephen Benton發現其后面隱藏著一項高科技，從而對這項技術做出進一步的研究。
全息圖像的特點
有關全息的原理在1947年就已由英國物理學家丹尼斯伽柏提出了，科學家本人也因此獲得了諾貝爾獎。在全息影像拍攝時，記錄下光波本身以及二束光相對的位相，位相是由實物（圖中藍色光線）與參考光線（圖中紅色光線）之間位置差異造成的，從全息照片上的干涉條紋上我們看不到物體的成像，必須使用具有凝聚力的激光來準確瞄準目標照射全息片，從而再現出物光的全部信息。一個叫班頓的人后來又發現了更為簡便使用白光還原影像的方法，從而使這項技術逐漸走向實用階段。美國《國家地理雜志》第一次使用白色光全息片貼在封面時，銷售量由一千萬份增加到再版后的一千六百萬份。這一技術后由美國傳到歐洲和其它國家，廣泛用于信用卡等仿偽技術。激光全息攝影技術也隨之風靡全世界。
全息攝影是利用激光光波的干涉將影像與再現影像記錄下來的一種攝影，它與一般的立體照片技術完全不同，我們可以圍著它觀看各個側面，只是摸不到真實的物體，其顯著的特點和優勢有如下幾點：
1、 再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術品資料進行收藏。
2、 拍攝時每一點都記錄在全息片的任何一點上，一旦照片損壞也關系不大。
3、 全息照片的景物立體感強，形象逼真，借助激光器可以在各種展覽會上進行展示
會得到非常好的效果。
為了拍出一張滿意的全息照片，拍攝系統必須具備以下要求：
(1) 光源必須是相干光源
通過前面分析知道，全息照相是根據光的干涉原理，所以要求光源必須具有很好的相干性。激光的出現，為全息照相提供了一個理想的光源。這是因為激光具有很好的空間相干性和時間相干性，實驗中采用He-Ne激光器，用其拍攝較小的漫散物體，可獲得良好的全息圖。
(2) 全息照相系統要具有穩定性
由于全息底片上記錄的是干涉條紋，而且是又細又密的干涉條紋，所以在照相過程中極小的干擾都會引起干涉條紋的模糊，甚至使干涉條紋無法記錄。比如，拍攝過程中若底片位移一個微米，則條紋就分辨不清，為此，要求全息實驗臺是防震的。全息臺上的所有光學器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺面鋼板上。另外，氣流通過光路，聲波干擾以及溫度變化都會引起周圍空氣密度的變化。因此，在曝光時應該禁止大聲喧嘩，不能隨意走動，保證整個實驗室絕對安靜。我們的經驗是，各組都調好光路后，同學們離開實驗臺，穩定一分鐘后，再在同一時間內爆光，得到較好的效果。
(3) 物光與參考光應滿足
物光和參考光的光程差應盡量小，兩束光的光程相等最好，最多不能超過2cm，調光路時用細繩量好;兩速光之間的夾角要在30°～60°之間，最好在45°左右，因為夾角小，干涉條紋就稀，這樣對系統的穩定性和感光材料分辨率的要求較低;兩束光的光強比要適當，一般要求在1∶1～1∶10之間都可以，光強比用硅光電池測出。
(4) 使用高分辨率的全息底片
因為全息照相底片上記錄的是又細又密的干涉條紋，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銀化物的顆粒較粗，每毫米只能記錄50～100個條紋，天津感光膠片廠生產的I型全息干板，其分辨率可達每毫米3000條，能滿足全息照相的要求。
(5) 全息照片的沖洗過程
沖洗過程也是很關鍵的。我們按照配方要求配藥，配出顯影液、停影液、定影液和漂白液。上述幾種藥方都要求用蒸餾水配制，但實驗證明，用純凈的自來水配制，也獲得成功。沖洗過程要在暗室進行，藥液千萬不能見光，保持在室溫20℃在右進行沖洗，配制一次藥液保管得當可使用一個月左右。
在我們的生活中，當然也常常能看到全息攝影技術的運用。比如，在一些信用卡和紙幣上，就有運用了俄國物理學家尤里·丹尼蘇克(Yuri Denisyuk)在20世紀60年代發明的全彩全息圖象技術制作出的聚酯軟膠片上的彩虹全息圖象。但這些全息圖象更多只是作為一種復雜的印刷技術來實現防偽目的，它們的感光度低，色彩也不夠逼真，遠不到亂真的境界。研究人員還試著使用重鉻酸鹽膠作為感光乳劑，用來制作全息識別設備。在一些戰斗機上配備有此種設備，它們可以使駕駛員將注意力集中在敵人身上。
把一些珍貴的文物用這項技術拍攝下來，展出時可以真實地立體再現文物，供參觀者欣賞，而原物妥善保存，防失竊，大型全息圖既可展示轎車、衛星以及各種三維廣告，亦可采用脈沖全息術再現人物肖像、結婚紀念照。小型全息圖可以戴在頸項上形成美麗裝飾，它可再現人們喜愛的動物，多彩的花朵與蝴蝶。迅猛發展的模壓彩虹全息圖，既可成為生動的卡通片、賀卡、立體郵票，也可以作為防偽標識出現在商標、證件卡、銀行信用卡，甚至鈔票上。裝飾在書籍中的全息立體照片，以及禮品包裝上閃耀的全息彩虹，使人們體會到21世紀印刷技術與包裝技術的新飛躍。
模壓全息標識由于它的三維層次感，并隨觀察角度而變化的彩虹效應，以及千變萬化的防偽標記，再加上與其他高科技防偽手段的緊密結合，把新世紀的防偽技術推向了新的輝煌頂點。
綜上所述，全息照相是一種不用普通光學成象系統的錄象方法，是六十年代發展起來的一種立體攝影和波陣面再現的新技術。由于全息照相能夠把物體表面發出的全部信息(即光波的振幅和相位)記錄下來，并能完全再現被攝物體光波的全部信息，因此，全息技術在生產實踐和科學研究領域中有著廣泛的應用。例如：全息電影和全息電視，全息儲存、全息顯示及全息防偽商標等。
除光學全息外，還發展了紅外、微波和超聲全息技術，這些全息技術在軍事偵察和監視上有重要意義。我們知道，一般的雷達只能探測到目標方位、距離等，而全息照相則能給出目標的立體形象，這對于及時識別飛機、艦艇等有很大作用。因此，備受人們的重視。但是由于可見光在大氣或水中傳播時衰減很快，在不良的氣候下甚至于無法進行工作。為克服這個困難發展出紅外、微波及超聲全息技術，即用相干的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片，然后用可見光再現物象，這種全息技術與普通全息技術的原理相同。技術的關鍵是尋找靈敏記錄的介質及合適的再現方法。
超聲全息照相能再現潛伏于水下物體的三維圖樣，因此可用來進行水下偵察和監視。由于對可見光不透明的物體，往往對超聲波透明，因此超聲全息可用于水下的軍事行動，也可用于醫療透視以及工業無損檢測測等。
除用光波產生全息圖外，已發展到可用計算機產生全息圖。全息圖用途很廣，可作成各種薄膜型光學元件，如各種透鏡、光柵、濾波器等，可在空間重疊，十分緊湊、輕巧，適合于宇宙飛行使用。使用全息圖貯存資料，具有容量大、易提取、抗污損等優點。
全息照相的方法從光學領域推廣到其他領域。如微波全息、聲全息等得到很大發展，成功地應用在工業醫療等方面。地震波、電子波、X射線等方面的全息也正在深入研究中。全息圖有極其廣泛的應用。如用于研究火箭飛行的沖擊波、飛機機翼蜂窩結構的無損檢驗等。現在不僅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人們能看到景物的各個側面。全息三維立體顯示正在向全息彩色立體電視和電影的方向發展。
全息技術的歷史
最初，全息圖(Hologram)是蓋伯(Gabor)在1948年為改善電子顯微鏡像質所提出的，其意義在于完整的記錄。蓋伯的實驗解決了全息術發明中的基本問題，即波前的記錄和再現，但由于當時缺乏明亮的相干光源(激光器),全息圖的成像質量很差。1962年隨著激光器的問世，利思和烏帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在蓋伯全息術的基礎上引入載頻的概念發明了離軸全息術，有效地克服了當時全息圖成像質量差的主要問題---孿生像，三維物體顯示成為當時全息術研究的熱點，但這種成像科學遠遠超過了當時經濟的發展，制作和觀察這種全息圖的代價是很昂貴的，全息術基本成了以高昂的經費來維持不切實際的幻想的代名詞。1969年本頓(Benton)發明了彩虹全息術，掀起以白光顯示為特征的全息三維顯示新高潮。彩虹全息圖是一種能實現白光顯示的平面全息圖，與丹尼蘇克(Denisyuk)的反射全息圖相比，除了能在普通白熾燈下觀察到明亮的立體像外，還具有全息圖處理工藝簡單、易于復制等優點。
全息技術應用到照相領域要遠遠優越于普通的照相，普通照相是根據透鏡成像原理，把立體景物投影到平面感光底板上，形成光強分布，記錄下來的照片沒有立體感，因為從各個視角看照片得到的像完全相同。全息照相再現的是一個精確復制的物光波，當我們看這個物光波時，可以從各個視角觀察到再現立體像的不同側面，猶如看到逼真物體一樣，具有景深和視差。如果拍攝并排的兩輛奔馳汽車模型，那么當我們改變觀察方向時，后一輛車被遮蓋部分就會露出來。難怪人們在展覽會會為一張奔馳汽車拍攝的全息圖而興奮不已：看見汽車的再現像，好像一拉車門就可以就坐上奔馳，太精彩了! 一張全息圖相當于從多角度拍攝、聚焦成的許多普通照片。
