你真的知道全息术什么意思吗?可千万别用错了

撰稿 | 凝光
自2009年3D电影《阿凡达》上映以来 , 3D显示的概念被越来越多的人所熟知 , 各种科幻电影中出现的那些仿佛漂浮在空中的影像 , 常被大家称为“全息显示” 。
十多年过去了 , 全息显示的概念在国内被广泛的传播 , 尤其是在2015年春晚舞台上 ,4个李宇春同台出现的场景更是令观众印象深刻 。
由于全息显示充满科技感 , 很多商家在宣传透明显示和3D显示的相关技术的时候都会加上一个“全息”的概念来吸引眼球 。然而 , 你真的了解“全息”吗?那些看似炫酷的“全息显示”效果是如何实现的呢?

你真的知道全息术什么意思吗?可千万别用错了
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图1:全息艺术效果图
其实 , 全息的概念从被提出至今已经有70多年的发展历史 , 随着全息从学术界逐渐“出圈” , 不可避免的产生了一些概念上的混淆和误解 。很多人并没有意识到 , 全息技术早就应用在我们的日常生活中 , 它们就藏在你的身份证、人民币、以及各种防伪标签中 。
此外 , 目前全息技术发展至今 , 类型越来越多 , 甚至很多从事全息相关行业的人 , 也会“犯迷糊” , 出现一些表述上的错误 。因此 , 为了向公众科普全息的正确概念 , 同时纠正全息相关行业人员的错误表述 , 寻找一个普遍、正确且全面的全息术定义是有意义的 。
全息的概念最早可以追溯到1947年 , 英国物理学家Dennis Gabor为了提高电子显微镜的分辨率提出了全息术 , 当时发表的论文题目是“Microscopy by Reconstructed Wave-fronts” , 即波前重建的显微术 。Gabor给它命名为“全息术” , 意思是包含光波的全部信息 。然而 , 由于当时激光器还没有问世 , Gabor的全息术研究被迫搁置 。直到1956年 , Emmett Leith、Juris Upatnieks和Yuri Denisyuk在不了解Gabor早期研究工作的情况下 , 创造了新型的全息术 , 解决了受到的限制问题 。之后 , 伴随着激光器的问世 , 全息技术取得了爆发式的进展 , 并成功的应用于显示、成像、存储、测量、光束操控等多个领域 , 成为现代光学领域的一个重要分支 。Yuri Denisyuk曾将全息术简单描述为物体的“光学等价物” , 但是这种等价物的定义同样难以被普通人所理解 。直到Adolph Lohman对光学全息术作出如下描述:“物体表面发出的光向前传播 , 在某处被全息面拦了下来 , 光被‘冻结’在全息面中 。当我们需要重建物体的像时 , 只需要适当的照亮全息面 , ‘冻结’在全息面上的光波就会被恢复 , 继续向前传播 , 形成图像 , 就像光从来没有被‘冻结’一样 。”
如今 , 全息术的类型越来越多 , 已经不仅仅限于传统的光学全息术 , 还包括声学全息术、数字全息术等等 。这篇文章的作者根据全息术的应用型以及重要性 , 着重介绍了光学全息术和数字全息术两种类型 。光学全息术的定义
简易版:参考Adolph Lohman的描述 , 我们可以将光学全息术当做一个可以记录光波的“窗口” , 物体的光波信息被冻结在窗口上 , 当我们对这个“窗口”进行适当的照明 , 它上面记录的光波信息就会被解冻 , “窗口”仿佛被打开 , 我们可以通过这个“窗口”观察到后面空间中物体的3D影像 , 如果这个光学全息术工艺足够精良 , 人眼是难以区分出原物体和它的3D影像的 。
专业版:光学全息术是利用感光材料记录物体光波和参考光波的干涉图样 , 在一定的条件下 , 利用光的衍射现象 , 可以通过参考光波照射干涉图样重建出原物体光波 。