大学物理论文 光的干涉与衍射应用
光的干涉与衍射应用——全息术
姓名：朱子凡
光的干涉与衍射应用——全息术
光无处不在，所以在很早很早以前，人们就在问自己：“光到底是什么？”恩培多克勒说光是我们眼中的火元素，牛顿说光是一股微小的粒子流，沿直线传播。直到19世纪光的波动学的建立才真正的告诉我们光既具有粒子性又具有波动性。随着光的波粒二象性的提出，对光学的研究进入了一个全新的领域，光学现象在我们生活中的应用也越来越广泛。
一、光的干涉
电磁场理论指出，光波是电磁波，所以两列光波在空间传播过程中相遇就会产生叠加。由于光是波动的，所以若干个光波相遇时产生的光强分布不等于由各个波单独造成的光强分布之和，叠加后的的光强不仅取决于两列光的光强，还与两列光之间的相位差有关。因此只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉，从而出现明暗相间的现象。
二、光的衍射
光在传播过程中，遇到与光的波长相近的障碍物或小孔时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影里去的现象。这种现象叫光的衍射。
荷兰物理学家惠更斯提出波在传播过程中，波阵面上的每一点都可以看作是发射球面子波的波源。之后费涅耳在惠更斯的原理的基础上提出从同一个波阵面上各点发出的子波，传播到空间中某点相遇时，也可以互相叠加产生干涉现象。从而解释了光的衍射现象中光强的分布问题。
三、全息术
光的衍射和干涉现象在我们生活中无处不在，随着科学的发展，干涉和衍射现象被应用在各个领域，全息术就是其中之一。
全息技术的第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。
其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
全息技术有很多的优点，首先全息影像是根据衍射原理将物体上的各点的光信息都记录了下来，再现的像是三维立体的，所以观看全息影像就如同观看真是的物体一般。其次由于全息技术记录了物体每一点的光现象，所以照片损坏对影像的影响不大。还有全息技术的信息容量非常的巨大，它的理论存储容量上限远大于磁盘和光盘的储存容量。所以全息技术在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程（如爆炸和燃烧）等各个方面获得广泛应用。
在生活中，也常常能看到全息摄影技术的运用。比如，在一些信用卡和纸币上，就有运用了俄国物理学家尤里丹尼苏克在20世纪60年代发明的全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像。但这些全息图像更多只是作为一种复杂的印刷技术来实现防伪目的，它们的感光度低，色彩也不够逼真，远不到乱真的境界。
全息技术最令我们大学生感兴趣的可能就是全息投影了。全息投影是一种无需配戴眼镜的3D 技术，观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆、舞台之上的应用较多，而在日本的舞台上较为流行。全息立体投影设备不是利用数码技术实现的，而是投影设备将不同角度影像投影至一种全息膜上，让你看不到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的全息立体影像。
目前全息技术还不是很成熟，但随着科技的发展，全息技术一定能带领我们打开未来世界的大门，让科幻片中的情景不在是梦想。