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1701077061 Litiholo 全息底片。底片对波长为600~660nm的红光敏感。所以选购激光二极管的时候要留意它的波长,确保在这个范围内。
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1701077063 (有兴趣购买的读者可以到Litiholo公司的官网订购。)
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1701077068 在上一节基本原理中我们看到,制作全息照片的关键是激光和全息底片。二十多年前,全息爱好者还要依靠笨重的氦氖激光器(见本书第2章),而随着半导体激光技术的迅速发展,廉价的激光二极管已经成为了制作全息的首选,大家可以方便地买到,而全息底片则相对难以得到。由于我们需要记录非常细密的条纹(间距在600nm左右),一般照相机所使用的底片无法记录这么细致的图案,所以需要高分辨率的特制全息底片。大家在网上还能买到一些厂家生产的这种底片(一般称为全息干板)。但是这种底片用起来比较复杂,曝光量要严格控制,另外在曝光结束以后,还要经过化学药剂显影(就和冲洗普通胶卷一样),这些步骤中稍有差错都将导致底片无法呈现干涉条纹,全息制作失败。幸运的是,几年前一家叫作Litiholo的美国公司研发了一种无需后期处理的全息底片(见材料列表中的实物图),他们把高分辨率的感光材料夹在两块玻璃片之间,在拍摄过程中,被干涉条纹照射过的区域发生化学反应,自动完成显影,条纹就永久地被记录下来了。列表中展示的Litiholo底片中间粉红色部分就是被干涉条纹照射过的区域,周围淡蓝色的部分是未经照射的区域。读者可以从他们公司的主页www.litiholo.com上找到购买信息。八九个朋友一起凑钱买一套(不到700元人民币),有20张底片,以及激光等其他配件。因为制作简单,几乎不可能失败,所以这个投入的产出比是非常高的。
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1701077070 我拍摄的物体是一辆红色有金属质感的玩具小汽车(见图11.7)。之所以用红色金属质感的物体,是因为它强烈地反射红色激光,如果用毛绒玩具或者其他颜色(如蓝色)物体的话,反射光就会很弱,从而最终成的全息像就会暗淡无光。
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1701077075 图11.7 红色玩具小汽车
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1701077077 拍摄时可以按照图11.5的方式摆放激光、小车和全息底片。这种拍摄方式做成的全息照片称为“反射式全息”(Reflection Hologram),因为观看时激光是从底片上反射以后进入人眼的。信用卡上的小鸟也是一种反射式全息。由于某些“历史”的原因,我制作了另外一种被称作“透射式”的全息照片(Transmission Hologram)。其实两者原理完全一样,只要把激光、小车和全息底片三者的位置稍做调整即可(见图11.8和图11.9)。很多卓越的工程师和科学家深入理解了全息技术的原理以后,还创造性地发展了其他很多种全息拍摄方式,包括本章开始提到的彩虹全息。
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1701077082 图11.8 透射式全息照片拍摄过程(俯视图)
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1701077087 图11.9 透射式全息照片的观看(俯视图)
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1701077089 拍摄中,由于全息底片对红光敏感,整个过程必须在比较暗的房间里进行,就像冲洗照片必须在暗室里一样。如果需要照明的话,可以用一盏蓝色的小LED灯,在只有蓝光照明的环境中,全息底片成了瞎子,从而保护了底片中的感光材料。如果没有蓝色灯,可以用蓝色的记号笔把一个白色LED小灯涂成蓝色。我的一位朋友在手机上下载了一张只有蓝色的图片,然后用这个来充当照明灯,也是很好的。
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1701077091 在将全息底片从它的遮光包装之中取出之前,我们要做一个小的支撑架,可以使底片(用一块7.5cm×5cm的纸片模拟)与地面大约成80°角。这个角度没有严格要求,只要能把底片稳定地斜靠在上面就可以了(见图11.10)。支撑柱可以涂成深色,或选择表面不易反光的材料,减少在拍摄中反射激光到底片上。
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1701077096 图11.10 固定全息底片的支架
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1701077098 接下来是选择拍摄物体和拍摄地点,拍摄物要能强烈地反射红光,如图11.7中的红色小车,其大小应比底片小,这样才能完整地被记录在底片中。拍摄地点除了比较暗以外,还应比较安静,没有人走动。因为底片最终要记录的条纹间距在600nm左右,如果有人在拍摄现场讲话,声波引起拍摄装置的振动都有可能足以使这些精细的条纹左右移动,从而使底片不能记录下稳定的干涉条纹,最终导致全息照相失败。为避免这个问题,可以将这套拍摄装置放在地板上(而非桌子等轻易可以移动的物体上),并用一块橡胶垫隔离地板的振动。
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1701077100 下一步是调整激光、小车和底片之间的相对位置。用一张纸片(7.5cm×5cm)模拟底片,如图11.11所示,拧下激光器的铜套使得激光散开,激光器摆放的位置应该使得小车和纸片都能刚好被照亮。
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1701077105 图11.11 调整位置
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1701077107 调整妥当以后,挡住激光,为放入真正的底片作准备,如图11.12所示。这个步骤中可以等待几分钟,使二极管温度稳定下来,从而激光频率更加单一,有助于形成稳定的干涉条纹。要注意测试一下放入和拿开激光挡板时不会引起激光器或其他部件可以察觉的移动。
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