说到“全息图”，你会想到什么?

全息投影吗?全息背壳?全息颜色吗?全息阶段吗?全息范围?5 g全息?

你看到的全息图真的是全息图吗?

写这篇文章的目的是让大家全面了解“全息”的过去和现在的生活与真假。

(3000字+，图16，公式5，推荐阅读时间20-30分钟，每节开始时速读版本，请私聊。)

“Holography”是英文“Holography/Hologram”的翻译，“Holos”在希腊语中是“整体”的意思。全息术/全息图是由匈牙利裔英国物理学家Dennis Gabor于1948年发明的，他的第一部作品发表在《自然》杂志[1]上。(顺便说一句，他的家族拥有矿山，他的父亲是一家矿业公司的董事长。)

有一个小细节值得一提:虽然这个想法发表于1948年，但“全息图”的名字来自次年http://www.zhucesz.com/ http://www.zhucesz.com/上发表的一篇文章，这篇文章的标题是“氧气扩散波阵面显微镜”[2]。

由于本文经常使用发散相干光照下的衍射图样，因此引入了一个特殊的名称，以区别于被认为是复变函数的衍射图样本身。“全息图”这个名字并非不合理，因为一张照片包含了重建一个物体所需的所有信息，可以是二维的，也可以是三维的。

http://www.zhucesz.com/为什么叫“全息”?

http://www.zhucesz.com/振幅(强度)信息是明亮的地方和黑暗的地方:

通常我们拍照(拍照，拍照)的意思是，根据几何光学成像原理，将空间物体在平面上成像，然后记录平面上光波的振幅(强度)。这是一个用相机拍摄的蜡烛火焰的简单图表，它给出了物体光波振幅的信息(哪里亮，哪里暗)。

http://www.zhucesz.com/波前(相位)信息是在哪里是高的，哪里是低的:

除了振幅，物体光波也有波前，波前包含物体的相位信息(高和低)。

如果我画出蜡烛火焰的相位信息会怎样?

上图摘自文章[3]。右边的是蜡烛的相位信息。颜色越亮，高度越高，颜色越深，高度越低。(左边那些“皱纹”是什么?您可以引用[3]。如果你有兴趣，你可以在某个时候单独介绍“折叠”。)

http://www.zhucesz.com/振幅(强度)信息和波前(相位)信息都称为“全息”:

如果能在一定条件下记录和再现物体光波的振幅和相位，就能看到包含物体强度和相位的三维图像。因此，它被称为“全息图”，即“全部信息”，即“强度和相位”。

http://www.zhucesz.com/如何实现“全息”

http://www.zhucesz.com/相位信息不能直接保存在照片中:

保存强度信息就像用任何相机拍照一样简单。相位信息呢?为什么相位信息不能直接记录在照片中?

物体光波的复振幅是这样表示的(在任何光学书籍中都可以找到):

光照强度表达式为:

在计算的最后，为什么相位项丢失了(意味着物体光波的强度中没有相位项)?因为:

http://www.zhucesz.com/引入参考光波与物光波之间的干涉，保存条纹中的相位信息:

由于物体的相位，光波不能直接保存，然后找到已知的参考光波(平面波)的强度和相位信息和它一起，可以吗?

在这一点上，图像(全息图)看起来像什么?

经过多次放大后，可以看到黑白条纹，并以条纹的形状保存相位信息。光强信息本身已经包含在全息图中，以条纹本身的明暗分布的形式(而不是条纹的形状)。

为什么全息图里有相位信息?找一个平坦的光波作为参考:

将物体光波与参考光波叠加，得到复合光波的强度表达式为:

其中为物体光波的相位，为参考光波的相位。

方程的左边是我们的合成光波强度图(称为全息图)。方程右边的第一项是物体光波强度图(可用)，③。第二项是参考光波强度图(可用，一般不变)，④。当已知参考光波的相位(平面波的相位不变)时，就可以确定目标光波的相位。

http://www.zhucesz.com/输出光波可以通过用参考光波照射全息图来再现:

当你抬头时，你可以看到蜡烛的三维信息。

记住，再现的光波场与蜡烛本身完全相同，所以你所看到的与实际的蜡烛火焰是相同的。

http://www.zhucesz.com/相和形貌的测量(微观)

一个很大很大的领域，主要是那些看起来透明的东西(如细胞、生物组织、流场等)，以及需要了解表面形貌的东西(芯片、MEMS等)。对于那些可能不感兴趣的人，我给你们看两张直观的图片:

http://www.zhucesz.com/全息存储

利用全息图存储文字或图片信息:不同偏振态、不同波长、不同角度的信息可以同时存储在一张全息图中，所以其特点是容量大，密度高。但由于对振动和环境光干扰过于敏感，目前还没有得到大规模应用。

http://www.zhucesz.com/全息干涉法

简单来说，A相在样品变化前测量一次，B相在样品变化后再测量一次。通过减去两次得到的相，可以得到样品的变化，从而达到无损检测(变形、损伤等)。

http://www.zhucesz.com/全息显示

这是你们最熟悉的，我们在上个视频中展示的是最简单的全息显示。

它最多可以看到180度(实际上远不止180度)，获得物体360度视图的最蠢的方法是拍摄多张照片，并在每个角度重现光波，如下图所示:

当然，这是一个虚像。您还可以创建一个真实的图像，并将其投影到平面或固体介质上。你的眼睛可以直接看到一个真实的图像，如果媒介是气体，你的手可以穿过“真实”的图像。

另一件事是，你添加不同波长的光，你得到一个颜色重建。

“全息显示”≠“3D显示”，并不是所有的3D显示都能贴上“全息”的标签。说到被错误贴上“全息图”标签的3d显示。

在下面的图片中，物体A和物体B，一个在玻璃的侧面，一个在玻璃的后面，你会看到A和B都在玻璃的前面。

如果这说不通，看看这张车是如何进入房子的图片:

另外，在你的手机上放一个梯形玻璃:

许多打着“全息图”横幅的大型舞台表演(我不会指名画姓)都使用了Pepper的错觉，与全息图毫无关系。

2. 旋转LED显示技术[4](外观像一个包裹着LED的风扇，旋转后具有3D视觉效果):

该技术利用视觉保持[5]的原理，通过LED高速旋转实现平面成像，但LED灯条在旋转过程中并不是不可穿透的起风时，观察者仍然可以看到光条后面的物体，使观察者感觉画面悬浮在空中，达到类似3D的效果。有人称之为“3D全息粉丝屏”，但这也与“全息”无关。

http://www.zhucesz.com/渲染(后期人为添加3D效果，是视频处理的一种手段，在现实中是看不到的):

我不得不说，这可能是渲染的，

4. “全息”手机回来吗?“全息”颜色吗?

只是光栅表面刻有光的波长(凹坑)，光栅对环境光的散射看起来五颜六色。

答案来自文章http://www.zhucesz.com/

全息影像技术有限公司

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