全息照相如何出現「女王會轉身」的效果？

1979年2月8日，英國物理學家伽柏逝世。伽柏因發明了全息照相技術而獲得1971年諾貝爾物理學獎。那麼全息照相和普通的照相有什麼不同的？

2004年，為慶祝澤西島正式歸屬英國800周年，白金漢宮曾經請攝影師為女王伊麗莎白二世拍攝了一張照片。這可絕對不是一張普通的肖像照，而是科技含量頗高的全息立體照片。無論參觀者在畫廊的任何位置，立體照片中栩栩如生的女王都會轉身朝向參觀者，好像一直在悄然注視著參觀者一樣。

與普通照相技術不同，全息照相是利用光的波動原理，拍攝並重現物體的真實立體圖像的技術。在拍攝全息照片時，要利用光的相互干涉來記錄物體信息。具體方式為：將被拍攝物體所反射的激光光束，與另一束激光一起直接照射到全息底片上。與水波干涉類似，兩束相同的光也會相互干涉，在全息干版上留下干涉條紋。利用全息干版上的干涉條紋，物體所發射光波的全部信息（包括光強度、位相等）都被記錄下來，就彷彿是用編碼方法把物光波「凍結」起來。記錄著物光波信息的全息干版干涉條紋經過顯影、定影等處理程序後，便成為一張全息照片。用肉眼直接觀看全息照片表面，只能看到複雜的條紋和光柵，絲毫看不到物體的影像。但是一旦用一束與拍照激光光束相同波長的激光照射全息照片時，就會衍射出成像光波，好像原來的物光波被重新釋放出來一樣。所以全息照相的原理可以用八個字來描述：干涉記錄，衍射再現。

全息成像裝置

全息照相與普通照相雖然都能記錄並再現景物的信息，但兩者在照相原理、記錄與再現過程、照片信息量等方面有著很大的差異。普通照相是根據透鏡成像原理，將立體景物「投影」到感光底片上，形成光強和光波長（即顏色）平面分布，因此沒有立體感。全息照相則不同，它再現的是一個精確複製的物光波，包含了原物體所反射光波的光強和位相等全部信息，真實地保存了原來物體的視差和景深，這樣就具有了三維立體感。當我們「看」這個物光波時，可以從各個視角觀察到並再現立體像的不同側面，猶如看到真實物體一樣，具有景深和視差。一張全息照片相當於從多角度拍攝、聚焦成的許多張普通照片，在這個意義上，一張全息照片的信息量要遠超過幾千張普通照片。此外，兩者的區別還在於，由於物體上每一部分反射的光波都覆蓋了整個全息照片表面，或者說全息照片的每一個局部都記錄了整個物體的信息，所以即使全息照片部分損壞了，還可以從剩餘的碎片上獲得整個物體的圖像；而如果一張普通照片損壞了，我們看見的物體的圖像就不完整了。

特別值得注意的是，通過多次曝光還可以在同一全息干版上記錄多個不同的立體圖像，這些圖像能夠互不干擾地分別顯示出來。上面提到的伊麗莎白女王立體影像，正是通過多次曝光，將女王不同角度的圖像分別記錄在同一全息干版上，從而出現了「女王會轉身」的驚奇效果。

全息影像已成為科幻作品的常見元素

經過幾十年的發展，第一代激光全息技術已經衍生出各種更為實用的技術。20世紀60年代出現的白光全息以及全彩「彩虹」全息圖像技術，已經應用於禮品包裝、商標、信用卡，甚至紙幣的印刷上，用於實現防偽。此外，全息技術還用於全息彩色立體電視和電影大容量數據記錄的全息存儲技術以及軍事領域。

同一張全息照片可呈現各種角度

伽柏

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