全息照相是利用波的幹涉記錄波的振幅和相位的照相。這與普通照相不同,是利用光的幹涉原理,把一束相幹光(通常用激光)分解成兩束:一束照射到被攝物體上,從物體反射的光照射到感光片上;另一束則從不同的方向直接照射到感光片上,這束光稱為參考光。用感光片記錄下參考光和物體反射光互相幹涉形成的幹涉條紋,即記錄了反射光波的全部信息(振幅和相位)。這種照相稱為“全息圖”,全息圖沒有被攝物體的形象,用顯微鏡可以看出其上布滿了幹涉條紋。這種幹涉條紋十分細密,所以須用高分辨本領的感光材料作全息照相的記錄介質。如用與原來參考光相同的光束照射全息圖,則光束通過全息圖上的幹涉條紋(相當於衍射光柵)發生衍射,若對著原來的物體光波傳播的方向上觀察,可見物體的虛像,好像物體仍在原處。衍射後還有一會聚的光波,可在屏上形成物體的實像,稱為“共軛像”。這種重新構成原光波的效應稱為“波前重建”。全息照相再現的圖像具有三維立體感。這是因為在波前重建過程中再現了具有原來的三維空間特性的物光波。
空中懸人
看電視中“空中懸人”節目時,我們無不感到萬分驚奇和疑惑不解:女演員怎麼能無依無靠地懸在半空中,難道真的有什麼“魔法”嗎?實際上,女演員是躺在一塊很窄的透明的板上,由於燈光昏暗,背景顏色又深,透明板與背景色渾為一體,觀眾就無法辨認了。這塊板用很細的鋼絲吊住,再通過滑輪連到後台的操縱機構上,就可以牽引女演員上下浮動了。當然,鋼絲的顏色也設計得跟舞台背景一樣,加上昏暗的燈光使鋼絲不會反光,觀眾就認為女演員的四周是一無所有了。
出水芙蓉
彩色影片《追魚》中有這樣一個鏡頭:鯉魚精化成牡丹小姐,從碧波潭池深處悠然升出水麵。誰都知道,拍攝這樣的鏡頭不可能讓演員真的下到水池底部再慢慢升起,先不說演員會不會溺死,就是仙女的衣服也必須全濕透了。
拍攝的奧妙全在於一塊半透射半反射鏡。這是用真空鍍膜的方法在平板玻璃上鍍一層極薄的金屬鉻而做成的一種反射鏡,由於鍍上的薄膜極薄,因此,它除了能反射外還允許光線透射。將這塊玻璃與攝影機鏡頭的光軸成45°角安置在前麵。這樣,它既能讓鏡頭前麵的景物透射到攝影機中,又可以讓鏡頭右側的鯉魚精的動態反射到攝影機中去,從而合成一個畫麵。拍攝時,鏡間前方是一個布景,它的下麵是一個水池,水池底下裝有能冒水泡的空氣壓縮泵。鏡頭右側挖一個深坑,裏麵裝有簡易升降機,演員就站在升降機的底板上,背景是黑色的布,開拍時,演員徐徐上升,壓縮泵不斷打出水泡,兩個場景通過反射和透射被攝入鏡頭並在底片上合成。
光控小狗
某次展覽會上,展出過一個有趣的玩具,那是一隻木製的小狗。假如誰用手電筒朝著它的兩眼照去的話,這隻小狗就會發出“汪”、“汪”的叫聲,並搖著尾巴向你慢慢地走過來;要是你轉向左麵,它也跟著向左轉彎,直到你關了電筒,它才安靜地停止下來。
這是怎麼一回事呢?
話得從頭說起。那是19世紀80年代的事了,科學家們在實驗中發現,當光照在某些金屬板上時,金屬板就會呈現帶電的現象。後來經過了一係列研究,人們才知道任何物質都是由原子組成的,而原子又包含著原子核和核外電子兩大部分。某些金屬的核外電子特別活躍,很容易在外界的作用(如熱和光)下,脫離原子核的束縛,跳出金屬板的表麵,使金屬呈帶電現象。如果用光照射一塊金屬板,同時用另外一塊帶正電的金屬板,來吸收這些跳出來的電子,並且用導線把它們聯接起來,那麼電子就會源源不絕地循環起來,這樣就形成了由光而發生的電流。
小狗的兩隻眼睛正是根據這個原理製成的“光電管”,兩隻前腳上各有一個電動機,當兩隻眼睛中的光電管同時受到激發的時候,左腳和右腳的電動機同時轉動,小狗就向你直奔而來,如果隻有左麵的眼睛受光,那麼就隻有右腳的電動機被開動起來,小狗就向左轉彎了。
這種由光產生電流的光電裝置已被廣泛地應用到日常生活和工業生產上來了。現代化的車站往往會在旅客走到門前的時候,不必旅客放下手裏的行李,門就自動打開了,這就是因旅客走到門口,截斷了一條不受人注意的光束,而帶動了電門啟閉開關的緣故。在工廠裏,為了保障操作的安全,萬一工人偶而疏忽把手伸進機床危險區域的時候,機床就會自動停住,也就是這個道理。
光電裝置還可以用來代替人擔任警衛,譬如勘探隊員和野外工作人員,隻要在帳蓬四周布下可見或不可見的光線,並把它們與報警訊號聯係起來,就會在野獸闖入營地的時候,因為截斷光線而發出警鈴聲。光電裝置也常常用來擔負倉庫中自動滅火的任務,哪怕隻是十分微小的一粒火星,靈敏的光電裝置就會在不到十分之一秒的時間內,啟動自動救火設備,撲熄火災,不使人民的財產受到損失。