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激光全息摄影技术

 
    全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布,它不能记录物体反射光的位相信息,因而失去了立体感。全息摄影采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉,感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片,只能看到像指纹一样的干涉条纹,但如果用激光去照射它,人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分,依然可以重现全部景物。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤,超声全息,全息显微镜,全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。产生全息图的原理可以追溯到300年前,也有人用较差的相干光源做过试验,但直到1960 年发明了激光器──这是最好的相干光源──全息摄影才得到较快的发展。 
  激光全息摄影是一门崭新的技术,它被人们誉为20世纪的一个奇迹。它的原理于1947年由匈牙利籍的英国物理学家丹尼斯·加博尔发现,它和普通的摄影原理完全不同。直到10多年后,美国物理学家雷夫和于帕特倪克斯发明了激光后,全息摄影才得到实际应用。可以说,全息摄影是信息储存和激光技术结合的产物。     
  激光全息摄影包括两步:记录和再现。
  1.全息记录过程是:把激光束分成两束;一束激光直接投射在感光底片上,称为参考光束;另一束激光投射在物体上,经物体反射或者透射,就携带有物体的有关信息,称为物光束.物光束经过处理也投射在感光底片的同一区域上.在感光底片上,物光束与参考光束发生相干叠加,形成干涉条纹,这就完成了一张全息图。
  2.全息再现的方法是:用一束激光照射全息图,这束激光的频率和传输方向应该与参考光束完全一样,于是就可以再现物体的立体图像。人从不同角度看,可看到物体不同的侧面,就好像看到真实的物体一样,只是摸不到真实的物体。
  全息成像是尖端科技,全息照相和常规照相不同,在底片上记录的不是三维物体的平面图像,而是光场本身。常规照相只记录了反映被拍物体表面光强的变化,即只记录光的振幅,全息照相则记录光波的全部信息,除振幅外还记录了光波的图相。即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。
  全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”,是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是,时空有多少维,就有多少量子元;有多少量子元,就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集,即它们的排列组合集。全息不全,是说选排列数,选空集与选全排列,有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性;这类似“量子避错编码原理”,从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算,类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码,它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”,这其中的“熵”,也类似“宏观的熵”,不但指混乱程度,也指一个范围。时间指不指一个范围?从“源于生活”来说,应该指。因此,所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”,时间“熵”为热力学箭头“熵”。其次,类似N数量子元和N数量子位的二元排列,与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列,其中有一个不相同,是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排列少了一个量子位,这是否类似全息原理,N数量子元和N数量子位的二元排列是一个可积系统,它的任何动力学都可以用低一个量子位类似N数行和N数列的行列式或矩阵的场论来描述呢?数学上也许是可以证明或探究的。
  1、反德西特空间,即为点、线、面内空间,是可积的,因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零,到这里是一个可积系统,它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。也就是说,由于反德西特空间的对称性,点、线、面内空间场论中的对称性,要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性,这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性,从而使得等价的场论没有共形对称性。这可叫新共形共形。如果把马德西纳空间看作“点外空间”,一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。反德西特空间,即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。“点内空间”的经典引力与量子涨落效应,其弦论的计算很复杂,计算只能在一个极限下作出。例如上面类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率,是光速的8.88倍,就是在一个极限下作出的。在这类极限下,“点内空间”过渡到一个新的时空,或叫做pp波背景,可精确地计算宇宙弦的多个态的谱,反映到对偶的场论中,我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。
  2、这个技巧是,弦并不是由有限个球量子微单元组成的。要得到通常意义下的弦,必须取环量子弦论极限,在这个极限下,长度不趋于零,每条由线旋耦合成环量子的弦可分到微单元10的-33次方厘米,而使微单元的数目不是趋于无限大,从而使得弦本身对应的物理量如能量动量是有限的。在场论的算子构造中,如果要得到pp波背景下的弦态,我们恰好需要取这个极限。这样,微单元模型是一个普适的构造,也清楚了。在pp波这个特殊的背景之下,对应的场论描述也是一个可积系统。