全息的广义概念

反映物体在空间存在时的整个情况的全部信息。

特指一种技术，可以让从物体发射的衍射光能够被重现，其位置和大小同之前一模一样。

从不同的位置观测此物体，其显示的像也会变化。因此，这种技术拍下来的照片是三维的。全息这项技术可以被用于光学储存、重现，同时可以用来处理信息。虽然全息技术已经广泛用于显示静态三维图片，但是使用三维体全息仍然不能任意地显示物体。

发展历程

1947年，英国伦敦帝国科技学院的匈牙利裔物理学家伽博（Dennis Gabor，1900—1979）发现全息技术，并因此获得了1971年的诺贝尔物理学奖。

1956年，丹尼斯·加博尔发明了全息摄影（holography）或称全像摄影。

其他物理学家也进行了很多开创性的工作，例如Mieczyslaw Wolfke解决了之前的技术问题，以使优化有了可能。这项发现其实是英国一家公司在改进电子显微镜的过程中不经意的产物（专利号GB685286）。这项技术最开始使用的仍然是电子显微镜，所以最开始被称为“电子全息图”。作为光学领域的全息图直到1960年激光技术发明后才得以开始。

第一张记录了三维物体的全息图是在1962年由Yuri Denisyuk、Emmett Leith、Juris Upatnieks在美国拍摄的。

全息图有很多种，例如投射全息图、反射全息图、彩虹全息图等。

全息摄影

全息摄影（holography）由丹尼斯·加博尔发明的摄影方法，这种摄影方式打印出来的照片可以从多个角度观看，但是有角度局限性。很多防伪标识都是使用全息摄影打印出来的图像制作的。

全息投影

全息投影（front-projected holographic display）宽泛的来说也可以算作是全息影像的一种，但是所谓的全息画面只是投射在一块透明的“全息板”上面。因此所谓的全息图像也不过是一个平面而非立体图像。这是最广泛使用的全息技术。

全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

其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相位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全息术栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）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。

全息影像

全息影像（Holographic display）尚在研究，多在科幻作品中出现的全息影像技术。制作一种物理上的纯三维影像，观看者可以从不同的角度不受限制的观察甚至，进入影像内部。

普通照相，只能记录物体光场的强度（复振幅模的平方），不能表征物体的全部信息。采用全息方法，同样也是记录光场的强度，但它是参考光和物光干涉后的强度。对采用如此方法记录下来的光强（晶体或全息胶片中），利用参考光再现时，可以将全面表征物体信息的物光的复振幅表现出来。

其制作过程如下。

对一束相干光（频率严格一致，表现为可以产生明显的干涉作用）进行1：1分光，照射到拍摄物体的称为物光，另一束称为参考光。保证光程（光走的距离）近似相同的情况下，使在物体上反射的物光和参考光在晶体（或者全息底片）上进行干涉。

观察的时候只要使用参考光照射全息底片，即可在全息底片上观测到原来的三维物体。

这是最简单的全息图原理，此外，还有白光（指非相干光源，例如灯光、日光）即可再现的全息图（广泛应用于防伪标识），彩色全息图（可以用白光再现被摄物体的颜色）等等。这些全息图的制作过程相当复杂。

虽然全息图通常指三维光学全息图，但这是一个误解。除此之外，声场也可以被制作成全息图。

全息应用

全息投影

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。(初音未来是世界第一个应用全息技术的虚拟歌手).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国外进口的MP全息投影膜上，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。

综上所述，全息照相是一种不用普通光学成象系统的录像方法，是六十年代发展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。由于全息照相能够把物体表面发出的全部信息(即光波的振幅和相位)记录下来，并能完全再现被摄物体光波的全部信息，因此，全息技术在生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用。例如：全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等。

除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此，备受人们的重视。但是由于可见光在大气或水中传播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同。技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。

超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。由于对可见光不透明的物体，往往对超声波透明，因此超声全息可用于水下的军事行动，也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。

全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，即拍摄过程：被拍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（又称初始象）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。

“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题 [2] 。而时空的量子计算，类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码，它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”，这其中的“熵”，也类似“宏观的熵”，不但指混乱程度，也指一个范围。

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