全息照相原理
通過大學物理學的學習(xi) ，我們(men) 知道，一般情況下，當兩(liang) 束相幹光的位相相同時，合成光源的振動（相應的光強）就增強，反之，光波的振動就減弱。而光的位相是隨位置變化的，因此，光波的振動增強和減弱也隨位置而變化。這樣，在兩(liang) 束光的交疊處就產(chan) 生強弱相間的幹涉條紋。條紋的分布情況反映了合成光波的位相在不同位置的變化情況。因此，利用兩(liang) 束光的幹涉所產(chan) 生的幹涉條紋可以有效地把位相的變化情況記錄下來，全息攝影就是利用光的幹涉把景物散射光波以幹涉條紋的形式，即把光波的振幅和位相記錄在感光材料上，也就是說，把物體(ti) 的全部信息都記錄下來，因而具有獲得立體(ti) 圖像的許多優(you) 點。
全息照相分為(wei) 兩(liang) 步。*步利用幹涉法拍攝全息圖（全息照片），如圖1（a）所示。從(cong) 激光器發出的相幹光束，被分束鏡分成兩(liang) 束光，一束光照明到被攝物體(ti) ，從(cong) 物體(ti) 上反射或散射的物光射到感光膠片上。另一部分光束投射到反射鏡，被反射的光波直接照射到感光膠片上，這束光稱為(wei) 參考光。物光與(yu) 參考光在膠片上迭加幹涉，產(chan) 生的幹涉圖樣即記錄了物體(ti) 振幅和位相的全部信息。這張具有幹涉圖樣的膠片經過適當曝光與(yu) 衝(chong) 洗處理後，就是一張全息圖（全息照片）。這一拍攝過程就是一個(ge) 記錄或儲(chu) 存信息（或波前）的過程。
第二步是利用衍射原理進行物體(ti) 的再現（重現）。由於(yu) 全息照片記錄的是兩(liang) 相幹光相互幹涉的結果，因此，與(yu) 原來的被攝物體(ti) 毫無相似之處。然而，當把全息圖放回原處，用相幹參考光（此時稱為(wei) 再現光束）照明全息圖時，如圖1（b）所示，這張具有幹涉圖樣的全息圖宛如一塊複雜的光柵將發生衍射，在這些衍射光波中包含著原來的物光波，觀察者迎著再現光波方向即可觀察到一個(ge) 逼真的、立體(ti) 感很強的物體(ti) 再現像。這是一個(ge) 物光波前再現亦即成像的過程。不過，如果再現光束和原來的參考光束同向，得到的物像是虛像。如果用原相幹光反向照射全息圖，則得到的物像是實像。如果不用激光而用白光去照射，由於(yu) 白光是由多種波長的光混合而成的，全息照片上的幹涉條紋，就要同時對各種波長的光發生衍射。因而，全息照片上會(hui) 出現很多重疊錯位的像，使人無法看清楚。當然，如果我們(men) 在全息圖的拍攝過程中采用諸如彩虹全息和反射式傅立葉變換全息等記錄技術，則可以獲得白光照明再現原物像的白光全息。
圖1 全息記錄與(yu) 再現原理
（a）全息圖的記錄光路 （b）全息圖的再現光路與(yu) 像
全息照相的分類
全息圖的類型可從(cong) 不同觀點來分類，根據討論的需要下麵僅(jin) 從(cong) 四個(ge) 方麵加以分類：
1．按照全息圖複振幅透過率係數（或反射係數）分類
如果全息圖的振幅透射係數是一個(ge) 實函數，即 ，則稱這種全息圖為(wei) 振幅型全息圖；如果全息圖的振幅透射係數是一個(ge) 複數，即 ，則稱這種全息為(wei) 混合全息；如果全息圖的振幅透射係數僅(jin) 是位相因子 的函數，則稱其為(wei) 位相全息圖。實際記錄材料有振幅型、位相型和混合型三種。位相型記錄材料又分為(wei) 浮雕型和折射型。如果記錄介質在曝光和處理以後厚度改變，折射率不變，它被稱為(wei) 浮雕型；反之，如記錄材料的厚度不變，折射率改變，則稱它為(wei) 折射型。用全息幹版製作的全息圖，在顯影處理以後是振幅全息圖；如果經過漂白處理以後則變為(wei) 位相全息圖或混合型的全息圖。
2．按全息圖的結構分類
全息圖中幹涉條紋的結構與(yu) 參考光的方向和波形密切相關(guan) 。以平麵參考和物波為(wei) 例，如圖2所示，物光波和參考波自記錄介質的同一側(ce) 入射，這樣記錄的全息圖稱為(wei) 透射全息圖，此時記錄介質中的條紋麵接近垂直於(yu) 表麵。當物光波和參考光波自兩(liang) 側(ce) 入射到記錄介質上時，如圖2所示，在記錄介質中條紋麵平行於(yu) 表麵，這樣記錄的全息圖稱為(wei) 反射全息圖。反射全息圖需要用較厚的記錄介質才能記錄下多層條紋麵。
圖2 透射全息的結構
3．按參考光波和物光波主光線的方向來分類
按照參、物光波主光線的方向分類，則又有同軸和離軸全息圖之分。同軸全息圖在記錄時物體(ti) 中心和參考光源位於(yu) 通過全息圖中心的同一條直線上[見圖3（a,b）]，以球麵波型參、物波為(wei) 例，設物體(ti) 為(wei) 一點光源，參考光波是球麵波，其同軸全息圖的幹涉條紋是一組同心圓環或橢圓。離軸透射全息圖在記錄時，物體(ti) 和參考光與(yu) 全息圖中心不在同一條直線上[見圖3（c）]，它的條紋形狀為(wei) 回轉圓錐曲線的一部分。
圖3 三種全息圖的記錄光路
（a）同軸，光軸垂直於(yu) 全息圖 （b）同軸，光軸不與(yu) 全息圖垂直 （c）離軸全息
4．按物體(ti) 與(yu) 感光材料（膠片或幹版）、傅立葉透鏡間的位置關(guan) 係分類
全息圖可以分為(wei) 夫琅和費全息圖和菲涅耳全息圖。設物麵上的坐標為(wei) ，物麵與(yu) 全息圖的距離滿足條件： 的則為(wei) 夫琅和費全息。
而如果滿足條件為(wei) ： 的則為(wei) 菲涅耳全息，如圖1所示。此外根據有無透鏡及物體(ti) 與(yu) 感光材料（膠片或幹版）、傅立葉透鏡的位置關(guan) 係等還可分為(wei) 傅立葉變換全息圖、無透鏡傅立葉全息圖、像麵全息圖、二維全息圖、三維全息圖、二維／三維全息圖等。
