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全息技術(shù)-尚格智能

時(shí)間:2018-07-06 22:48:10點(diǎn)擊:2025次

全息技術(shù)

全息技術(shù)第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息,即拍攝過程:被拍攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產(chǎn)生干涉,把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影定影等處理程序后,便成為一張全息圖,或稱全息照片;其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息,這是成象過程:全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵,在相干激光照射下,一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)象,即原始象(又稱初始象)和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng),具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息,故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像,通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來。

原理

“一個(gè)系統(tǒng)原則上可以由它的邊界上的一些自由度完全描述”,是基于黑洞的量子性質(zhì)提出的一個(gè)新的基本原理。其實(shí)這個(gè)基本原理是聯(lián)系量子元和量子位結(jié)合的量子論的。其數(shù)學(xué)證明是,時(shí)空有多少維,就有多少量子元;有多少量子元,就有多少量子位。它們一起組成類似矩陣的時(shí)空有限集,即它們的排列組合集。

全息不全,是說選排列數(shù),選空集與選全排列,有對(duì)偶性。即一定維數(shù)時(shí)空的全息性完全等價(jià)于少一個(gè)量子位的排列數(shù)全息性;這類似“量子避錯(cuò)編碼原理”,從根本上解決了量子計(jì)算中的編碼錯(cuò)誤造成的系統(tǒng)計(jì)算誤差問題。而時(shí)空的量子計(jì)算,類似生物DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙共軛編碼,它是把實(shí)與虛、正與負(fù)雙共軛編碼組織在一起的量子計(jì)算機(jī)。這可叫做“生物時(shí)空學(xué)”,這其中的“熵”,也類似“宏觀的熵”,不但指混亂程度,也指一個(gè)范圍。

時(shí)間指不指一個(gè)范圍?從“源于生活”來說,應(yīng)該指。因此,所有的位置和時(shí)間都是范圍。位置“熵”為面積“熵”,時(shí)間“熵”為熱力學(xué)箭頭“熵”。其次,類似N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列,與N數(shù)行和N數(shù)列的行列式或矩陣類似的二元排列,其中有一個(gè)不相同,是行列式或矩陣比N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列少了一個(gè)量子位,這是否類似全息原理,N數(shù)量子元和N數(shù)量子位的二元排列是一個(gè)可積系統(tǒng),它的任何動(dòng)力學(xué)都可以用低一個(gè)量子位類似N數(shù)行和N數(shù)列的行列式或矩陣的場(chǎng)論來描述呢?

數(shù)學(xué)上也許是可以證明或探究的。

1、反德西特空間,即為點(diǎn)、線、面內(nèi)空間,是可積的,因?yàn)辄c(diǎn)、線、面內(nèi)空間與點(diǎn)、線、面外空間交接處趨于“超零”或“零點(diǎn)能”零,到這里是一個(gè)可積系統(tǒng),它的任何動(dòng)力學(xué)都可以有一個(gè)低一維的場(chǎng)論來實(shí)現(xiàn)。也就是說,由于反德西特空間的對(duì)稱性,點(diǎn)、線、面內(nèi)空間場(chǎng)論中的對(duì)稱性,要大于原來點(diǎn)、線、面外空間的洛侖茲對(duì)稱性,這個(gè)比較大一些的對(duì)稱群叫做共形對(duì)稱群。當(dāng)然這能通過改變反德西特空間內(nèi)部的幾何來消除這個(gè)對(duì)稱性,從而使得等價(jià)的場(chǎng)論沒有共形對(duì)稱性。這可叫新共形共形。如果把馬德西納空間看作“點(diǎn)外空間”,一般“點(diǎn)外空間”或“點(diǎn)內(nèi)空間”也可看作類似球體空間。反德西特空間,即“點(diǎn)內(nèi)空間”是場(chǎng)論中的一種特殊的極限?!包c(diǎn)內(nèi)空間”的經(jīng)典引力與量子漲落效應(yīng),其弦論的計(jì)算很復(fù)雜,計(jì)算只能在一個(gè)極限下作出。例如上面類似反德西特空間的宇宙質(zhì)量軌道圓的暴漲速率,是光速的8.88倍,就是在一個(gè)極限下作出的。在這類極限下,“點(diǎn)內(nèi)空間”過渡到一個(gè)新的時(shí)空,或叫做pp波背景,可精確地計(jì)算宇宙弦的多個(gè)態(tài)的譜,反映到對(duì)偶的場(chǎng)論中,我們可獲得物質(zhì)族質(zhì)量譜計(jì)算中一些算子的反常標(biāo)度指數(shù)。

2、這個(gè)技巧是,弦并不是由有限個(gè)球量子微單元組成的。要得到通常意義下的弦,必須取環(huán)量子弦論極限,在這個(gè)極限下,長(zhǎng)度不趨于零,每條由線旋耦合成環(huán)量子的弦可分到微單元10的-33次方厘米,而使微單元的數(shù)目不是趨于無限大,從而使得弦本身對(duì)應(yīng)的物理量如能量動(dòng)量是有限的。在場(chǎng)論的算子構(gòu)造中,如果要得到pp波背景下的弦態(tài),我們恰好需要取這個(gè)極限。這樣,微單元模型是一個(gè)普適的構(gòu)造,也清楚了。在pp波這個(gè)特殊的背景之下,對(duì)應(yīng)的場(chǎng)論描述也是一個(gè)可積系統(tǒng)。


特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

1、 再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術(shù)品資料進(jìn)行收藏。
2、 拍攝時(shí)每一點(diǎn)都記錄在全息片的任何一點(diǎn)上,就算照片損壞也關(guān)系不大。

3、 全息照片的景物立體感強(qiáng),形象逼真,借助激光器可以在各種展覽會(huì)上進(jìn)行展示,會(huì)得到非常好的效果。

技術(shù)種類

投影技術(shù)一共分為三種:
1.空氣投影和交互技術(shù):這是美國(guó)麻省名叫Chad Dyne的29歲理工研究生發(fā)明的,是顯示技術(shù)上的一個(gè)里程碑,它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。 此技術(shù)來源海市蜃樓的原理,將圖像投射在水蒸氣上,由于分子震動(dòng)不均衡,可以形成層次和立體感很強(qiáng)的圖像。
2.激光束技術(shù):是日本Science and Technology公司發(fā)明了一種可以用激光束來投射實(shí)體的3D影像,這種技術(shù)是利用氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵猩㈤_時(shí),混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì),并在空氣中形成一個(gè)短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進(jìn)行小型爆破來實(shí)現(xiàn)的。
3.360度全系顯示:它是由南加利福尼亞大學(xué)創(chuàng)新科技研究院的研究人員當(dāng)前宣布他們成功研制的,這種技術(shù)是將圖像投影在一種高速旋轉(zhuǎn)的鏡子上從而實(shí)現(xiàn)三維圖像,只是會(huì)有些危險(xiǎn)。

可以說這些技術(shù)很多國(guó)家都在研制,毫不夸張的說這項(xiàng)技術(shù)它包含了未來,誰最先使用這項(xiàng)技術(shù),誰就最先走入未來的先進(jìn)技術(shù)行列。全息投影技術(shù)是全息攝影技術(shù)的逆向展示,本質(zhì)上是通過在空氣或者特殊的立體鏡片上形成立體的影像。不同于平面銀幕投影僅僅在二維表面通過透視、陰影等效果實(shí)現(xiàn)立體感,全息投影技術(shù)是真正呈現(xiàn)3D的影像,可以從360°的任何角度觀看影像的不同側(cè)面。

技術(shù)應(yīng)用

全息學(xué)的原理適用于各種形式的波動(dòng),如X射線、微波、聲波、電子波等。只要這些波動(dòng)在形成干涉花樣時(shí)具有足夠的相干性即可。光學(xué)全息術(shù)可望在立體電影、電視、展覽、顯微術(shù)、干涉度量學(xué)、投影光刻、軍事偵察監(jiān)視、水下探測(cè)、金屬內(nèi)部探測(cè)、保存珍貴的歷史文物、藝術(shù)品、信息存儲(chǔ)、遙感,研究和記錄物理狀態(tài)變化極快的瞬時(shí)現(xiàn)象、瞬時(shí)過程(如爆炸和燃燒)等各個(gè)方面獲得廣泛應(yīng)用。
在生活中,也常常能看到全息攝影技術(shù)的運(yùn)用。比如,在一些信用卡和紙幣上,就有運(yùn)用了俄國(guó)物理學(xué)家尤里·丹尼蘇克在20世紀(jì)60年代發(fā)明的全彩全息圖像技術(shù)制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖像。但這些全息圖像更多只是作為一種復(fù)雜的印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)防偽目的,它們的感光度低,色彩也不夠逼真,遠(yuǎn)不到亂真的境界。研究人員還試著使用重鉻酸鹽膠作為感光乳劑,用來制作全息識(shí)別設(shè)備。在一些戰(zhàn)斗機(jī)上配備有此種設(shè)備,它們可以使駕駛員將注意力集中在敵人身上。把一些珍貴的文物用這項(xiàng)技術(shù)拍攝下來,展出時(shí)可以真實(shí)地立體再現(xiàn)文物,供參觀者欣賞,而原物妥善保存,防失竊,大型全息圖既可展示轎車、衛(wèi)星以及各種三維廣告,亦可采用脈沖全息術(shù)再現(xiàn)人物肖像、結(jié)婚紀(jì)念照。小型全息圖可以戴在頸項(xiàng)上形成美麗裝飾,它可再現(xiàn)人們喜愛的動(dòng)物,多彩的花朵與蝴蝶。迅猛發(fā)展的模壓彩虹全息圖,既可成為生動(dòng)的卡通片、賀卡、立體郵票,也可以作為防偽標(biāo)識(shí)出現(xiàn)在商標(biāo)、證件卡、銀行信用卡,甚至鈔票上。裝飾在書籍中的全息立體照片,以及禮品包裝上閃耀的全息彩虹,使人們體會(huì)到21世紀(jì)印刷技術(shù)與包裝技術(shù)的新飛躍。模壓全息標(biāo)識(shí),由于它的三維層次感,并隨觀察角度而變化的彩虹效應(yīng),以及千變?nèi)f化的防偽標(biāo)記,再加上與其他高科技防偽手段的緊密結(jié)合,把新世紀(jì)的防偽技術(shù)推向了新的輝煌頂點(diǎn)。
除光學(xué)全息外,還發(fā)展了紅外、微波和超聲全息技術(shù),這些全息技術(shù)在軍事偵察和監(jiān)視上有重要意義。我們知道,一般的雷達(dá)只能探測(cè)到目標(biāo)方位、距離等,而全息照相則能給出目標(biāo)的立體形象,這對(duì)于及時(shí)識(shí)別飛機(jī)、艦艇等有很大作用。因此,備受人們的重視。但是由于可見光在大氣或水中傳播時(shí)衰減很快,在不良的氣候下甚至于無法進(jìn)行工作。為克服這個(gè)困難發(fā)展出紅外、微波及超聲全息技術(shù),即用相干的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片,然后用可見光再現(xiàn)物象,這種全息技術(shù)與普通全息技術(shù)的原理相同。技術(shù)的關(guān)鍵是尋找靈敏記錄的介質(zhì)及合適的再現(xiàn)方法。超聲全息照相能再現(xiàn)潛伏于水下物體的三維圖樣,因此可用來進(jìn)行水下偵察和監(jiān)視。由于對(duì)可見光不透明的物體,往往對(duì)超聲波透明,因此超聲全息可用于水下的軍事行動(dòng),也可用于醫(yī)療透視以及工業(yè)無損檢測(cè)等。
除用光波產(chǎn)生全息圖外,已發(fā)展到可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生全息圖。全息圖用途很廣,可作成各種薄膜型光學(xué)元件,如各種透鏡、光柵、濾波器等,可在空間重疊,十分緊湊、輕巧,適合于宇宙飛行使用。使用全息圖貯存資料,具有容量大、易提取、抗污損等優(yōu)點(diǎn)。
全息照相的方法從光學(xué)領(lǐng)域推廣到其他領(lǐng)域。如微波全息、聲全息等得到很大發(fā)展,成功地應(yīng)用在工業(yè)醫(yī)療等方面。地震波、電子波、X射線等方面的全息也正在深入研究中。全息圖有極其廣泛的應(yīng)用。如用于研究火箭飛行的沖擊波、飛機(jī)機(jī)翼蜂窩結(jié)構(gòu)的無損檢驗(yàn)等。不僅有激光全息,而且研究成功白光全息、彩虹全息,以及全景彩虹全息,使人們能看到景物的各個(gè)側(cè)面。全息三維立體顯示正在向全息彩色立體電視和電影的方向發(fā)展。
全息技術(shù)不僅在實(shí)際生活中正得到廣泛應(yīng)用,而且在上世紀(jì)興起并快速發(fā)展的科幻文學(xué)中也有大量描寫和應(yīng)用,有興趣的話可去看看。 可見全息技術(shù)在未來的發(fā)展前景將是十分光明的。