伽伯与全息术的诞生供参习.doc
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伽伯与全息术的诞生
摘 要:全息术是同时获得光的振幅信息和位相信息,并记录波动干扰的振幅和位相分布以及随后使之重现的技术.本文简述了伽伯为实现全息术所产生的“波前重建”的构想,并展示了激光全息术的广阔应用前景.
关键词:伽伯,全息术,波前重建,波阵面,激光全息图
Gabor and the Birth of Holography
Abstrnact:Holography can get anplitade and phase information of light,and record the distribution of amplitude and phase of interference light as well as the teahnique of reappearing.In thos paper,Gabors conception about wave front reconstruction of holography is discussed and thewide aplication of holography is shown.
Keywords:Gabor,holography,wave front reconstruction,wave surface,laser holography picture
1839年8月19日,法国发明家达盖尔(L.J.M.Daguerre)发明的“达盖尔摄影法”,从而宣告摄影术的诞生.1935年,美国两位音乐家曼纳斯和小哥多斯基成功地研制成柯达克罗姆彩色胶片,从而奠定了彩色摄影的基础.当人们从二维纸张或底片上形成优美的影象后,就开始追求和原物一样逼真的三维立体图象; 1947年英国物理学家伽伯(Dennis Gabor)首先提出“波前重建”的构想,为全息术的诞生奠定了理论基础.1960年激光器的诞生,给全息术带来了新的生机,1963年,美国密执安大学的利思(N.Leith)和乌帕特尼克斯(J.Upatnicks )发表了第一张激光全息图;1964年,他们又用漫射照明制作全息图,成功地得到三维物体的立体再现像,从而宣告了全息术进入了成熟的时代.1971年,瑞典诺贝尔奖委员会为了表彰伽伯对全息术的发明和发展所作出的开创性贡献,而授予他该年度诺贝尔物理学奖.
1 摄影术的历史
摄影术的发展是与小孔成像的研究分不开的,早在2400年前战国时代,我国著名的光学经典著作《墨经》中,就记述了用暗箱摄取影像的小孔成像原理.沈括(1031—1095)在他的《梦溪笔谈》中,对小孔成像理论作了进一步的分析和解释.意大利文芝复兴时期的著名画家和科学家达·芬奇(Leonardo.da.Vinci)曾用小孔成像描绘景物.小孔成像虽得到广泛应用,但却存在着影像亮度和清晰度较差的问题;为了解决这一问题并出现了有透镜的暗箱,这就是照相机的雏形,带透镜的暗箱虽然能观察景物,但却不能把看到的景物永久保存,这促使人们开始对影像如何进行复制的思考.
1725年,德国医学教授海因里希·舒尔茨发现,将做粉笔的白粉与硝酸银混合于玻璃瓶中,被日光照射的一面变成了黑色,未照光的一面为白色.1795年,英国人托马斯韦奇伍德,将不透明的树叶、昆虫翅膀放在涂有硝酸银的皮革上,在阳光下曝晒后,取下树叶时出现了非常优美的白色轮廓,当时他虽然没有找到将图象固定下来的方法,但它证实了摄影方法记录成像的可能性.1826年,德国石版印刷工人约瑟夫·尼塞福尔·尼普斯(J.N.Niepce),用涂有沥青的合金板放在暗箱中,将镜头对准他工作的室外,经过8小时的曝光后,浸入熏衣草油中冲洗,得到了第一幅永久保留下来的影像照片,此法称为“日光摄影法”.由于日光摄影法光敏度特别低,不可能成为实用的摄影方法.达盖尔改用银盐,在铜板上涂上碘化银作为感光物质,用硫代硫酸钠溶解未感光的银盐进行“定影”,并于1837年5月成功地实现了“达盖尔摄影法”.1839年8月19日法国科学院与艺术学院正式发布了达盖尔摄影术,这一天被世界公认为摄影术的诞生日.接着,英国业余科学家塔尔博特,把墨底白图象的负片与另一张感光的药膜面相贴,然后曝光、显影、定影,最后得到了无数张与原物影像一样的正像,这种“负片——正片法”一直延用至今.
在达盖尔时代,照相术主要是用黑白片,黑白片是用黑、灰、白构成画面中不同的阶调、层次和对比,表现人物和大自然景物,构成了独特的艺术韵味,使照片产生丰富的艺术表现力.即使如此,它却不能把五彩缤纷的彩色世界逼真丰富地反映出来,也不能满足日益发展的现代科学技术的需求.1886年,李普曼(G.Lippmann)建立了关于照片再现彩色的一般理论,1903年他向法国科学院递交了第一张完美地再现彩色的照片.1907年,法国的留米埃
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