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激光原理论文

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激光原理论文

激光原理论文范文第1篇

[关键词]经济文化类型;语文课程资源;文化背景知识

[中图分类号]G423

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3712(2013)34-0052-06

[基金项目]广西教育科学“十一五”规划课题“广西民族地区学困生发展策略与语文德育的功能研究”(2008C21)。

[作者简介]韦美日(1964―),女,广西环江人,硕士,广西师范学院文学院副教授,研究方向:语文课程与教学论,广西民族地区语文德育。

在语文课程改革中,出现了一些自相矛盾的奇怪现象:一边是课改实验的“泛人文化”,表现为在公开课或是教学竞赛中,以培养学生的人文素养为主,进行漫无边际的拓展延伸,忽略了语文知识、技能的传授、训练;一边是学校的常规教学中的“去人文”,表现为课堂教学仍然以传授知识为主,扎扎实实进行应试能力训练,把人文精神的培育当成可有可无的内容,随意增减。

一、语文教学中遇到的问题

语文课堂教学中的矛盾现象背后是语文课程的价值取向指导下的语文课程资源开发的问题。功利化的价值取向使语文课堂教学僵化、老化,局限于狭小的语文课程,受制于语文教学的狭窄空间,不能进行真正的跨学科、跨领域、面向生活的语文综合性学习,不能全面提高学生的语文素养。

(一)语文教学实践的功利化取向

语文课程改革中,这种看似矛盾的现象,事实上有其内在联系,即语文课程实践中的功利性价值取向侵蚀了语文课程标准的理性价值取向,导致对语文课程理念的浅表理解,或者是误读。在教学行为上则表现为阳奉阴违:在展示语文教学改革成果的实验课上,尽可能多地增加人文性的内容,贴近语文课程标准的要求,会获得比较高的评价;在常规语文教学实践中,认认真真落实语文知识点,尽量吃透语文考试的内容,在各种语文考试中成绩优秀,会得到大家的承认。这种过于功利化的语文教学活动必然走向经验性和机械化,轻视排斥理论指导,惰于实践创新,消解语文课程改革的核心价值体系,在语文课程改革旗帜掩护下,走的是应试教学的老路。

(二)语文教学内容和语文教学研究的单一化

要摆脱语文教学的经验性和机械化的惯性倾向,语文教学就不能只顾在自己的领地上埋头耕耘,还需要具有宏观的、全局的战略眼光,超越眼前的功利性需要,为国家民族文化的传承和学生的未来谋划,在更广阔的天地中运筹帷幄。语文教学立足于语文素养的提高而不只是在实验课中表演人文性,语文知识和技能的获得也不只在语文课本和语文课堂教学活动中,其途径和方法是无限多样的,需要语文教师在语文教学实践中勇于探索,更需要综合运用相关学科的理论和研究方法指导语文教学实践,不同学科的理论可以为语文教学开辟新天地,提供不同的解决问题的思路和方法,有可能达到事半功倍的效果。

民族学的经济文化类型理论所关注的经济文化类型及其对经济文化类型的研究方法,为成功地利用本土的语文课程资源提供可参照的理论框架和方法论基础,引导语文课程实施走出“泛人文化”和“去人文”的泥潭。

二、经济文化类型理论及其发展

(一)经济文化类型理论的提出

人类学的经济文化类型理论是“苏联专家CH托尔斯托夫、MT列文、HH切博克萨罗夫等人在20世纪50年代共同提出的。”[1]“1956―1958年期间,时任苏联民族学研究所东亚和南亚室主任的切博克萨罗夫到我国中央民族学院进行讲学。期间,我国学者林耀华与他共同撰写了《中国经济文化类型》一文,全面地运用了经济文化类型理论来研究中国民族问题,踏出了此理论在中国进行本土化研究的第一步。但在之后2O多年的时间里,由于多方面的原因,国内关于这方面的研究没有取得任何进展,直到20世纪80年代中期,林耀华的学生张海洋开始继续此项研究,其硕士学位论文便是《中国经济文化类型研究》。”[2]苏联的经济文化类型是指“居住在相似的自然地理条件下,并有近似的社会发展水平的各民族在历史上形成的经济和文化特点的综合。”[1]林耀华先生认为经济文化类型是指“居住在相似的生态环境下,并操持相同生计方式的各民族在历史上形成的具有共同经济和文化特点的综合体。”[1]

(二)经济文化类型理论在中国的发展

罗吉华文章所说的“本土化研究”是指中国的人类学家用苏联专家的经济文化类型理论来认识中国的经济文化类型,在研究实践中修正完善这一理论,使之更贴近中国民族分布和经济文化发展的特点,为民族地区的经济文化发展服务,这一工作在20世纪80年代以后得到延续。50年代,林耀华先生在《中国经济文化类型》中结合东亚各个经济文化类型的情况,区分了三组经济文化类型:第一组,以狩猎、采集和捕鱼起着主导作用的类型;第二组,以锄掘(徒手耕)农业或动物饲养为主的类型;第三组,以犁耕(耕耘)农业为主的类型。[3]他还对每一种类型的特点及分布范围进行了具体的阐述,为建立和运用中国特色的经济文化类型理论奠定了扎实的基础和基本的研究框架。其优点是将研究置于东亚的大背景中进行比较分析,有一个中观的认识角度,选取了每一类型中的典型进行描述,加深了对某一类型的特点的理解和认识;其不足是未能深入到中国领土上的56个民族的生态环境内部,了解其具体的生计方式,区分其经济文化类型,其研究成果依然是一个大致的轮廓,没有构成一个细节完备的逻辑体系。

林耀华先生主编的1997年出版的《民族学通论》第四章《经济文化类型》在原来分析框架的基础上进行了充实和完善。首先,阐明了经济文化类型理论的含义及其作用,强调了经济文化类型理论的方法论意义,它在学科理论方面的价值和现实意义。方法论方面指出了它的一系列操作规范,为正确理解和实际运用这一概念指明了方向。其次,阐明了其在学科理论建设方面的重要贡献和民族地区的现代化建设方面的作用,使其方法论意义落实到具体的学科内容方面和现实生活领域,有效扩大了它的影响范围,强化其实践意义,把它从纯学科的认识论逐步发展为能为解决民族地区的经济文化事业发展提供理论依据的有中国特色的民族学理论。与在《中国经济文化类型》中所提出的内容框架相比,《民族学通论》区分了类型组里面的具体类型。第一组,采集渔猎经济文化类型,包含两个类型:以鄂伦春族为代表的山林狩猎型和以赫哲族为代表的河谷渔捞型;第二组,畜牧经济文化类型组分为四个类型:以部分鄂温克族为代表的苔原畜牧型,以蒙古族为代表的戈壁草原游牧型,以哈萨克族为典型的盆地草原游牧型,以藏族为典型的高山草场畜牧型。第三组,农耕经济文化类型组,区分出六个类型:山林刀耕火种型、山地牧耕型、山地耕猎型、丘陵稻作型、绿洲耕牧型、平原集约农耕型,最后一种类型还区分出两个亚型:北方亚型和南方亚型。[4]

《中国经济文化类型》和《民族学通论》第四章《经济文化类型》的内容相比较,有三点不同:第一点,类型组名称有变化;第二点,类型组中的典型变成了具体的类型;第三点,各类型的经济文化的地域性、历史性、综合性的特点更为突出。这三点变化把中国的经济文化类型从东亚的经济文化类型的背景中凸显出来,作为一个独立的研究对象来考察,因而从名称到特点都更符合中国民族地区的地理分布特点,历史以来形成的各民族的居住格局,以及在此基础上逐步形成的民族经济文化发展的特点。这个体系的优点是很明显的,它突出了中国地理环境和民族地区经济文化发展的特色,有利于正确认识民族地区的社会结构及其历史发展规律,能更好地指导民族地区的经济文化建设;其不足之处是由于顾及到经济文化类型的综合性特点,虽然提到了建立有层次的立体结构的四个内容,但在具体阐述内容时,没有对构成这种综合性的具体因素及其相互影响关系进行相应的描述,即其类型内部的基本结构仍然有待完善。

(三)经济文化类型理论在民族教育中的应用

在哈经雄、滕星先生主编的2001年出版的《民族教育学通论》第四章第二节《经济文化类型与民族教育》中,在林耀华先生所下定义和前人研究的基础上,根据“对世界民族分布和地理类型的概括分析,首先对世界民族及民族区域的经济文化类型进行一个粗线条的分类,然后对民族经济文化类型同民族教育的一般关系进行初步探讨。”[5]这里区分出四个经济文化类型组,第一组,采集渔猎经济文化类型组,包括两个亚型:北部寒带亚型和南部热带亚型;第二组,游牧经济文化类型组,包括两个亚型:北部寒带、温带亚型和南部热带亚型;第三组,农业经济文化类型,包括山地雨林混合农业和犁耕农业;第四组,现代化工农牧业类型组,包括三种类型:高度发达的商品化农牧业、商品化的种植园农业、城镇工农业综合经济文化类型。基于世界教育的多元文化背景和民族教育的视角,其内容的特点也很鲜明,第一点,从“世界民族分布和地理类型的概括分析”来区分的经济文化类型,与世界多元文化教育的背景相呼应,吸收了《中国经济文化类型》的中观视角并赋予时代特色;第二点从“民族经济文化类型同民族教育的一般关系”出发进行研究,重点不在于构建经济文化类型的理论,而在于探讨其特点对民族地区学校教育的影响。这一论题的优点是简洁明了,突出特定研究视界中的经济文化类型的核心内容,其不足在于宏观角度必然要牺牲许多具体的内容,而经济文化类型与民族教育的许多特点是要通过具体细节才能得到精确反映的。

经济文化类型理论从20世纪50年代由苏联专家提出到20世纪80年代以后在中国的实践与发展,在理论体系的建构上,从宏观、中观、微观三个层面进行了有成效的探索,在本土化的实践中,经济文化类型的区分更加能体现中国区域民族分布的特点,在方法论的意义上,强化了它在民族地区现代化进程中的价值和意义。

三、经济文化类型理论对语文课程资源开发的启示

经济文化类型理论不但在民族学的发展和民族学研究中有积极的意义,因为其对民族地区经济文化独特的研究视角和研究方法,对语文课程资源的开发利用也有重要的启示。

(一)语文课程资源开发立足于本地的物质文化基础

“经济文化类型理论充分地肯定了自然地理环境和社会生产力水平对于物质文化发展所带来的影响,从而为民族学对人类社会物质文化的起源和特征的研究提供了一条科学的认识途径。”[4]对语文课程资源的开发也要从认识本地的自然地理环境和社会生产力开始,进而认识其物质文化的特点,这一认识途径对民族地区的语文课程资源开发来说尤其有价值,因为它是自然的馈赠和历史的遗存,不须投资。广西民族地区大部分都属于“农耕经济文化类型组”中的“丘陵稻作型”,“水稻种植与干栏式建筑的结合是丘陵稻作型的基本文化丛结。”[4]这是与民族地区学生的生活有密切联系的物质文化,如水稻的起源和分类,水稻种植的知识,干栏式建筑的特点和地理环境的关系,也是最基本的语文课程资源,可以帮助学生理解自己和自然的关系,培养学生对自己民族物质文化的认同。不仅如此,本地物质文化资源进入语文课程还能激发学生的学习兴趣,活跃语文课堂气氛,激活学生的生活经验,使学生的学习更有成效。

(二)语文课程资源的开发面向不同的学科领域

对世界民族的分类有各种角度和方法,但各种方法都有其长处和短处,如语言谱系法,能准确标出各民族在历史上的亲缘关系及接近程度,但却不能标出各族群的地理环境,经济文化发展方向和生计方式的特征,这正是经济文化类型理论的长处。[4]就是说,经济文化类型理论综合运用了不同学科的研究方法和研究成果,建构自己的理论体系,解决了本学科的理论问题。语文课程的综合性、社会性、实践性的特点,决定了语文课程资源的无限广阔性,语文课程资源的开发如果局限于本学科领域,课堂教学中一味强调以语言文字为中心的“语文味”,只重视“语文”的课外读物,或者只圈定在“语文教学辅助材料”的范围里面,那么语文教学就很难逃脱没有“文化”、脱离现实生活的宿命。不同学科领域的知识及其获取知识的方法对语文课程资源的开发利用是有意义的,这是因为语文学科知识的综合性特征决定了它必须不断从各个学科领域中源源不断地获得新的知识和新的方法,再以“语文”为核心,对这些知识和方法进行整合,成为语文课程资源。

(三)语文课程资源的开发要重视背景知识的运用

经济文化类型理论重视对各种经济文化类型的纵向的历史考察和横向的地域差异比较,其经济文化类型组的排列就体现了不同地域的民族发展的历史进程及其经济文化特征。在基础教育课程改革中执行国家、地方、学校三级课程体系,也是考虑到不同地域经济文化发展的不平衡性,而经济文化类型的形成是一个长远的历史过程,因此要真正了解其类型特征并在此基础上建设和发展,就必须了解其形成的历史背景。民族地区学校教育的知识体系的构建,尤其是地方乡土知识体系的构建,民族地区经济文化类型的背景知识是其中必不可少的内容,否则三级课程体系的建构就失去了实质意义。语文课程是所有学科的基础,语言文字的正确应用不但是语言文字本身的事情,还有语言文字涉及的社会经济文化发展的背景,也只有关注了语言文字所蕴含的社会经济文化内涵,语文课程作为各门学科的基础才名副其实,才能在三级课程体系中发挥它的基础作用。“纯语文知识”的教学,其实只重视语言形式方面,而抛弃了文字的丰富内涵,是缺乏“文化”的语文课程,无法完全承担语文学科作为基础学科的任务。

(四)语文课程资源开发要重视经验的积累和理论的建构

“了解作为人类进化的遗传和变异背景的经济文化类型,必然能使体质人类学的认识途径得到丰富。”[4]了解民族地区的经济文化类型,也可以开阔语文课程资源开发的眼界。因此民族地区的学校教育也应该重视作为课程资源基础的民族地区的经济文化类型的认识和研究,重视在经济文化类型的基础上开发的语文课程资源的原始材料的积累。这些资料应该把已有的体质人类学、民族志的资料包含在其中,眼光不能只局限在语言文字的范围内,也应包含物质文化,如民居、生产工具等要素,要透过语言文字和物质形态去理解和传承语言文字和物质形态所承载的民族文化传统。语文教学的目的从来就不是语言文字本身,而是以它为工具掌握其中的文化内容,形成适应社会的基本能力。另外,为了使经验的积累具有明确的目的和意义,需要借助其他学科先进理论的指导,但即使是有亲缘关系的交叉学科,也有自己的研究对象和范围,其构建的理论体系首先必须能解释本学科的事实和现象,而不是解释相关学科的事实和现象。希望借助相关学科的理论解释本学科的事实和现象,摆脱不了模仿和借用的惯习,最终会使自己处于缺乏适切的解释框架的状态,无法建构一个能充分阐述学科特点的理论体系。语文课程资源开发目前就处于这种尴尬的状态。要有所作为,借鉴其他学科的理论也只是手段,目的还在于,在积累丰富的语文课程资源开发的经验的基础上建构语文课程资源开发的理论体系,只有这样,民族地区语文课程资源的开发才会走上有序发展的道路。

(五)语文课程资源开发要体现语文学科的特点

经济文化类型理论“不仅本身就注意环境、地域和经济、文化的综合因素,而且还有一个历史民族区或历史文化区的概念与之相辅相成。”[4]因为经济文化类型理论的这种独特视角和研究路线,使其区别于民族学的其他理论,对中国民族经济文化具有更强的解释力,也有更广泛的适用范围,为其他学科领域的借鉴和应用提供了可能性。把它运用于民族地区的语文课程资源开发领域,就要注意民族地区语文学科教育的特点与经济文化类型的契合度。语文课程标准所阐述的语文学科的特点,即人文性、实践性、具有汉语言文字的特点,适用于国家课程体系,而民族地区语文学科教育除了具有上述特点之外,还有适用于地方、学校课程体系的特点,其中之一就是母语思维和汉语思维的转换、兼容问题,这个问题的背后其实就是历史以来民族地区的经济基础和文化传统的变迁问题,这是语文课程资源开发与经济文化类型之间的结合点。

(六)语文课程资源开发要服务于本地区的经济文化发展

经济文化类型理论的发展指向民族地区“因地制宜地开发和利用、保护生态环境与资源”“通过自己的努力来实现本民族本地区的经济发展”“减轻文化变迁中不可避免的心理压力及其他方面的消极影响”“保持其应有的文化特点”。[4]应该说,这不仅是民族学及其经济文化类型理论努力的方向,也是民族地区学校教育努力的方向,当然也是语文课程资源开发的目标。在语文课程资源的选择和鉴别过程中,经济文化类型理论提供了有实用价值的标准,这一标准包含三个内容:第一,作为语文课程资源它是否具有本地区生态环境的特点;第二,作为语文课程资源它能否促进本地区的经济文化发展;第三,作为语文课程资源它能否反映本地区经济文化变迁的特点。按照这一标准,并非所有的民族地区的乡土知识都适合作为语文课程资源,在这个意义上说,语文课程资源的开发其实就是一个价值选择、文化选择的过程,而语文课程资源开发的标准的确定就是一个关乎教育哲学的问题,是民族学和教育学共同关注的基本问题,而服务于本地区的经济文化发展则是各学科当前都必须面对的基本问题。

综上所述,从经济文化类型理论在民族学研究和发展中所发挥的作用出发,对作为同样关注民族地区经济文化的建设和发展的语文课程资源开发而言,它所受到的启发是多方面的。把服务于本地的经济文化发展作为立足点,关注本地特有的文化背景知识,从语文学科的需要出发,有效整合多学科的知识与经验进行语文课程资源开发,就有可能有效解决当前语文课程实施中的经验性和机械化倾向,走上促进民族地区经济文化发展的道路。

参考文献:

[1]邓红,李天雪对前苏联“经济文化类型理论”的再研究[J]广西民族研究,2006(3):80

[2]罗吉华经济文化类型理论与民族地区地方性校本课程的建构[J].中南民族大学学报,2009(2):12

[3]林耀华民族学研究[M].北京:中国社会科学出版社,1985:104-142

激光原理论文范文第2篇

关键词:三维激光扫描 点云 数据处理 三维建模

中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)01-0085-02

1 概述

三维激光扫描技术又称作高清晰测量(High Definition Surveying,简称HDS),它是利用激光测距的原理,通过记录被测物体表面点的三维坐标信息、反射率、纹理等信息,将被测实体和场景的三维数据完整地采集到电脑中,进而快速复建出被测目标三维模型及线、面、体等图件数据。

项目位于内蒙古敖仑花铜钼矿露天采场,面积约1平方公里,扫描区域如图1。作业要求:全野外三维点云数据采集、填挖方量计算、1:2000地形图、建立三维模型、生成三维视频。

2 三维激光扫描系统的原理

脉冲式三维激光扫描仪工作原理是激光器发射出单点的激光,通过记录激光的回波信号,计算激光的飞行时间,来计算目标点与扫描仪之间的距离。这样连续地对空间以一定的取样密度进行扫描测量,就能得到被测物体的密集的三维彩色散点数据,称作点云。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S,精密时钟编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描一般使用仪器内部坐标系统,X轴在横向扫描面内,Y轴在横向扫描面内与X轴垂直,Z轴与横向扫描面垂直,由此可得点云坐标(XS,YS,ZS)的计算公式,如图2、3所示。

3 仪器介绍

本项目点云采集三维激光扫描仪,图4。

此仪器是当今最先进的三维激光扫描系统之一,它是一种高速脉冲式扫描仪,特点如下:

(1)完全的视场角:扫描视场角为水平360°,垂直270°,可获取顶部,垂直方向、水平方向和水平方向以下区域的数据;(2)测量级精度的双轴补偿器:可架设在已知点上进行导线测量、可输入点坐标来放样、精度1”,补偿范围+/-5’;(3)基于标准反射率表面工作距离:300m-90%反射率;134m-18%反射率;(4)高速扫描:扫描速度可达50000点/秒;发射的光斑大小为50m处恒定3mm,大大提高了扫描的速度和精度。(5)测量级精度如表1。

4 Scanstation2外业三维数据扫描

三维点云数据采集,关键步骤如下:

4.1 外业踏勘

首先,要进行现场踏勘、制作扫描规划草图,规划的内容包括:外业操作人员、扫描区域和时间、站点设置、标靶位置等。其次,科学设站,在保证仪器发挥最大功效的同时,应避免重复扫描,另外,后期如进行标靶拼接,一定要设计好下一站标靶的位置以确保两站标靶通视,如进行点云拼接,设站要尽量采集到较多的特征点。最后,标靶设置要规范,标靶摆设要稳固,尽量不要共线,同时标靶的位置最好设置在两站公共空间的最大距离处,以保证拼接精度。

4.2 外业扫描

外业点云数据扫描,主要步骤如下:(1)连接扫描仪和电脑,设置IP地址;(2)添加数据库,确定数据存储位置;(3)添加扫描仪,设置扫描仪参数,主要包括:照片曝光率、扫描范围、点云间隔密度等;(4)选择扫描数据存储的位置并连接扫描仪;(5)三维点云数据及标靶扫描。

5 点云数据处理

在Cyclone系统软件内进行,步骤如下:

5.1 剔除噪音点

在扫描过程中,由于受扫描系统本身的系统误差,如数据采集时激光雷达旋转引起的抖动、在扫描过程中杂散光和被测物体表面粗糙程度、波纹、表面材质等因素及外界环境影响,会产生不属于扫描实体本身的冗余数据,称为噪音点,如图5,6,为了保证数据计算及模型的精度,在数据拼接之前需进行噪音点剔除。

5.2 点云拼接

每站扫描的数据都是独立的自由坐标系统,坐标系原点为扫描仪镜头,其X方向为扫描仪开机时的镜头朝向。因此为了统一坐标系,需将各站数据进行拼接处理。拼接的思路是先将每天各测站的数据拼接成一个整体,然后将各天的数据进行拼接。

(1)点云拼接原理:外业扫描时用全站仪测得标靶的真实三维坐标,各测站扫描时均两两包含三个以上不共线同名标靶,利用各测站间的同名点将各测站数据拼接在一起。

(2)点云拼接方法:共有四种方法:在已知点上设测站扫描(即坐标拼接)、使用标靶将数据转换到统一坐标系中(即标靶拼接)、用点云匹配的方法将点云转换到统一坐标系中(即特征点云拼接)、综合使用上述三种方法。

第一种方法属于直接法地理坐标转换。与传统的测量方法一样,首先进行控制测量,获得控制点坐标,扫描时在已知点上设站,扫描相当于碎部测量。第二和第三种方法属于间接法的地理坐标转换。首先用至少三个公共点来将相邻测站的点云进行拼接,公共点可以是专用标靶或特征点(如窗户的边角、房角等)。

5.3 点云建模

建模的过程是在Cyclone软件下利用海量点云进行精确计算、拟合几何物体的形状,精确表现扫描物体。矿区扫描点云数据如图7。

点云经过剔除噪音点、拼接、构建TIN三角网,生成Mesh三维模型。如图8所示。

5.4 成果输出

(1)地形图制作:在Cyclone下利用Mesh三维模型自动生成等高线如图9,将点云与等高线导出,在CAD中制作1:2000地形图。

(2)填挖方量计算:项目采用了两种计算方法,一是利用点云数据构建三角网,用方格网法计算;二是在Mesh模型中选定参考面,设置取样间隔,计算土方量,如图10所示。

在Cyclone系统里,应用Mesh三维模型计算时,取样间隔的数值可以设置成0.01至1米之间,均可保证土方量计算又快又准,但如采用传统的方格网法计算,取样间隔即使设置到1米,也是相当费时费力的。

6 结语

本项目采用世界先进的三维激光扫描系统采集三维点云数据,在Cyclone系统里进行数据处理、模型制作,采用两种方法计算土方量,通过与传统测量方法相比,得出以下结论:

(1)数据采集速度快,ScanStation2的扫描速度是50000点/秒,短时间就可完成大区域面积内三维点云数据的采集,既节约成本又提高了工作效率;(2)激光三维扫描,不需要接触被测物体,且是根据物体的反射率和材质来采集数据信息,可进行全天候扫描;(3)点云数据完整精确,在软件下可进行多视角、三维可视化漫游浏览,方便、直观;(4)三维激光扫描仪获取的点云数据信息量丰富,既包含被测物体X,Y,Z坐标信息,还包括RGB颜色及反射率信息,后期对矢量数据可进行深挖掘及研究应用,一举多得;(5)应用三维点云数据可以提取任何线性特征,可以出任意比例的二维图,也可以在图上量取任何想要得到的信息,在保证高精度的同时还大大提高了生产效率,这是目前现有的方法中所不能比拟的。

参考文献

[1]李滨.徕卡三维激光扫描系统在文物保护领域的应用[J].测绘通报,2008年第6期.

[2]李清泉.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社,2003年.

[3]田庆.地面激光雷达数据的分割与轮廓线提取[C].北京建工大学硕士论文,2008年.

激光原理论文范文第3篇

论文关键词:“透镜对光的作用”实验的改进

 

“透镜对光的作用”实验是人教版八年级物理上册第三章第一节的一个重要的演示实验,它是学好本章的基础,所以做好这个实验尤为关键。

对原实验的分析:

现在课本上主要采用两种演示方法:一种是用当下流行的激光笔来做(图1),光路比较清晰,效果明显,但展现给学生的只是一个平面的光路,缺乏立体感。另外一种演示方法是利用太阳光(图2),这种方法操作简单、喜闻乐见,但它不能清晰地将光的传播路径展现出来,尤其是当太阳光穿过凹透镜时,纸面上的光斑非常微弱,不便观察,实验效果比较差。

对原实验的改进:

实验器材:大小薄壁烧杯各一个、禅香、铁丝支架、火机、凸透镜、凹透镜(凸透镜和凹透镜的直径比小烧杯的直径略小)、手电筒

实验原理:巧设烟雾,利用烟尘微粒对光的漫反射来显示光通过的路径。

实验过程:

1.取干净的薄壁烧杯大小各一个,倒扣叠放在一起,分别用支架将点燃的禅香放入大小烧杯中各三根初中物理论文,如果烟雾产生太慢,还可以再加几根,等烧杯中充满烟雾时,将两烧杯中的禅香取出论文的格式。

2.用手电筒通过杯底自上向下照射,调节手电筒的聚光圈,使通过烟雾的光成粗细均匀的柱形光束(图3)。

3.抬起小烧杯,在大烧杯的底部放上凸透镜,用手电筒通过杯底自上向下照射,这是可以清晰的观察到小烧杯里的光束没有发生改变,而大烧杯中的光路却向中间发生了偏折,证明凸透镜对光线具有会聚作用(图4)。

4.用同样的方法,可以看到当大烧杯的底部换成凹透镜时,大烧杯中的光路向两侧发生了偏折,证明凹透镜对光线具有发散作用(图5)。

实验改进后的优点:

1.烧杯和烟雾的设置将光的传播路径清晰地展现出来,使整个实验变得更加合理、完整。

激光原理论文范文第4篇

论文摘 要:回顾了全息术的历史,阐述了全息术的基本原理,然后介绍了全息术在实际中的应用及其发展方向。

我们看到的世界是三维的、彩色的,这是因为每个物体发射的光被人眼接受时,光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看,是由于各物体发射的特定的光波不同,光的特征主要取决于光波的振幅(强弱),位相(同相面形状)和波长(颜色)。如果能得到景物光波的完全特征,就能看到景物逼真的三维像,这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展,已被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中。

1 全息术的历史和发展阶段

1948年,丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,即全息术,并制成世界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想,虽然未能用电子波证实其原理,但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期,全息图制作具有以下共同特点:全息图都是用汞灯作为光源;而且是所谓同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题,一个是再现的原始像和共轭像分不开,另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息术进展缓慢。

1960年激光的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的问题,利思和乌帕特尼克斯(1962)提出,将通信理论中的载频概念推广到空域中,用离轴的参考光与物光干涉形成全息图,再利用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术,这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是激光再现的全息图失去了色调信息。

科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光记录,而用白光再现的全息图,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。

激光的高度相干性,要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变,这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是,科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图,它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室,进入更加广泛的实用领域。

2 全息术的基本原理和特点

全息术是一种“无透镜”的两步成像法,它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息,即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步:第一步称为波前记录(全息记录);第二步物体的再现(重现)。

波前记录依据的是干涉原理,物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布,干涉条纹的几何特征(包括形状、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说,全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布,它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出,任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布,而不能直接记录位相分布,全息照相之所以能记录位相分布,是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波,或者它与物光波不相干,波前上的位相分布是不可能记录下来的。

波前再现的理论依据是衍射原理,照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分,即物光波(+1级衍射波),物光波的共轭波(-1级衍射波),照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中,这三种衍射波在空间彼此分离,互不干扰,便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。

全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特点:

(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息,图像具有显著的视差特性,可以看到逼真的三维图像。

(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹,所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象,只是分辨率受到一些影响。

(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录,并能互不干扰地再现各个不同的图像。

(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角与波长有关,用不同波长的激光照射全息图,再现相就会发生放大或缩小。

3 全息术的主要应用及其发展方向

全息术经过60年的发展,已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合,成为一种高新技术,扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域,在一些发达国家还兴起了全息产业,并且正在形成日益广阔的市场,实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。

3.1 全息存储

全息存储是依据全息术的原理,将信息以全息照相的方式存储起来,它利用两个光波之间的耦合和解耦合,可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别,甚至联想的功能结合起来,也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多,可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等;可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势,原因是:

(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时,信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2;用平面全息图存储信息时,存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2;如果用体全息图存储信息时,存储密度可高达1013bit/mm2。

(2)全息存储具有极大的冗余性,存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。

(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点,每个数据页可包含达1Mbit的信息,写人一页的时间在100ms左右,读信息的时间可以小于100μs,而磁盘的寻址时间至少需要10ms。

当前,在世界范围内掀起了全息存储研究的热潮,并取得很大的进展,其主要表现在:

(1)存储容量迅速提高和性能不断改善,并逐步走向实用化。例如,1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图,同年,斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中,并再现了这些数据而图像质量无显著下降。 1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术,在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图,并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。

(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如,1995年由美国政府高级研究项目局(ARPA )、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川,投资约7000万美元,实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目,预期在5年内开发出具有容量为1T bit数据,存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的研究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。

近几年来,光电子技术和器件取得了系列重大进展,为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件,全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而,美中不足的是全息图的寿命问题尚待解决,虽然张泽明、谢敬辉等对Ce:Fe:LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验研究,从方法上给出了记录角度越大,光栅周期越小,热定影所需最小离子数密度越高,存储系统的整体性能越好,但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑,这将成为全息存储界研究的热门课题。

3.2 显示全息

显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图,如白光反射全息图、白光透射全息图等,各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等;再如,以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等,每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图,它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。

显示全息目前主要有两大类:第一类是Lippmann全息图,制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A. Benton的彩虹全息图,这是一种透射式显示全息图,可在白光照明下再现立体图像,且图像的颜色随观察的位置的变化而变化,从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展,随后的一些研究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术,如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《Applied Optics》和《Optics Letters》在20世纪80年代都有关于这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《Holography News》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看,显示全息存在不足主要表现在:

(1)视角范围、图像体积有限;

(2)没有获得特别有效的全息图的计算方法;

(3)由于全息计算数量巨大,导致动态显示异常困难。克服以上不足,将可能成为显示全息研究的几个热点。

近年来,显示全息技术掀起一场数字化变革,数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展,利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性,在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视,为显示全息技术创造良好的商业前景。

3.3 模压全息

模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的,它是将全息术和电镀、压印技术结合起来,使全息图的制作产业化,用白光再现时,可得到色彩鲜艳逼真的三维图像,并可通过印刷方式大批量生产,使得它在许多领域得到广泛的应用,以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段:激光摄制原片全息图;电成型制金属模板;模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高,因此,模压全息作为安全防伪首当其冲,是安全防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上,不能去除性、价格低廉、容易验证等特点,使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术与艺术结合的高科技产品,无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术,并备受使用者青睐。

模压全息出现于20世纪70年代,80年代中期已形成了一种产业,90年代达到了鼎盛时期。本世纪初,随着防伪技术要求的不断提高,模压全息技术又有了新的突破:美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术;2003年,苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”;同年,倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破,使防伪功能有了提高,让激光全息防伪技术达到新的境界。

模压全息产业在我国起步较晚,但发展速度迅猛,目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展,我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视:首先是开拓全息烫金材料,取代金膜和银膜,其次开发全息包装材料,实现立体防伪包装,第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合,体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。

3.4 全息干涉计量

全息干涉计量术是将不同物光,在不同的时间记录在同一张全息干板上,然后利用全息术的空间波前再现原理,非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面,它能实现高精度非接触性无损测量,比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光度很高的零部件,而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量,测量精度为光波波长λ的数量级。目前,全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法,此外,J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展,使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠,并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等,可使测量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化,我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的研究项目通过鉴定,其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制,我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有:

(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪;

(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪;

(3)包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统;

激光原理论文范文第5篇

论文摘要摘要:回顾了全息术的历史,阐述了全息术的基本原理,然后介绍了全息术在实际中的应用及其发展方向。

我们看到的世界是三维的、彩色的,这是因为每个物体发射的光被人眼接受时,光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看,是由于各物体发射的特定的光波不同,光的特征主要取决于光波的振幅(强弱),位相(同相面外形)和波长(颜色)。假如能得到景物光波的完全特征,就能看到景物逼真的三维像,这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展,已被广泛地应用于近代科学探究和工业生产中。

1全息术的历史和发展阶段

1948年,丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,即全息术,并制成世界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想,虽然未能用电子波证实其原理,但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期,全息图制作具有以下共同特征摘要:全息图都是用汞灯作为光源;而且是所谓同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重新问题,一个是再现的原始像和共轭像分不开,另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息术进展缓慢。

1960年激光的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的新问题,利思和乌帕特尼克斯(1962)提出,将通信理论中的载频概念推广到空域中,用离轴的参考光和物光干涉形成全息图,再利用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术,这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的新问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是激光再现的全息图失去了色调信息。

科学家们开始致力于探究第三代全息图到。这是用激光记录,而用白光再现的全息图,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用,例如摘要:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。

激光的高度相干性,要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变,这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是,科学家们又回过头来继续探索白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图,它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室,进入更加广泛的实用领域。

2全息术的基本原理和特征

全息术是一种“无透镜”的两步成像法,它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息,即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步摘要:第一步称为波前记录(全息记录);第二步物体的再现(重现)。

波前记录依据的是干涉原理,物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布,干涉条纹的几何特征(包括外形、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说,全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布,它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出,任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布,而不能直接记录位相分布,全息照相之所以能记录位相分布,是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波,或者它和物光波不相干,波前上的位相分布是不可能记录下来的。

波前再现的理论依据是衍射原理,照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分,即物光波(+1级衍射波),物光波的共轭波(-1级衍射波),照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中,这三种衍射波在空间彼此分离,互不干扰,便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。

全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特征摘要:

(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息,图像具有显著的视差特性,可以看到逼真的三维图像。

(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光和参考光的干涉条纹,所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象,只是分辨率受到一些影响。

(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录,并能互不干扰地再现各个不同的图像。

(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角和波长有关,用不同波长的激光照射全息图,再现相就会发生放大或缩小。

3全息术的主要应用及其发展方向

全息术经过60年的发展,已和计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合,成为一种高新技术,扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域,在一些发达国家还兴起了全息产业,并且正在形成日益广阔的市场,实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。

3.1全息存储

全息存储是依据全息术的原理,将信息以全息照相的方式存储起来,它利用两个光波之间的耦合和解耦合,可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别,甚至联想的功能结合起来,也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多,可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等;可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势,原因是摘要:

(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时,信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2;用平面全息图存储信息时,存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2;假如用体全息图存储信息时,存储密度可高达1013bit/mm2。

(2)全息存储具有极大的冗余性,存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。

(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特征,每个数据页可包含达1Mbit的信息,写人一页的时间在100ms左右,读信息的时间可以小于100μs,而磁盘的寻址时间至少需要10ms。

当前,在世界范围内掀起了全息存储探究的热潮,并取得很大的进展,其主要表现在摘要:

(1)存储容量迅速提高和性能不断改善,并逐步走向实用化。例如,1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图,同年,斯坦福大学的一个探究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中,并再现了这些数据而图像质量无显著下降。1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术,在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图,并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。

(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如,1995年由美国政府高级探究项目局(ARPA)、IBM公司的Almaden探究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川,投资约7000万美元,实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目,预期在5年内开发出具有容量为1Tbit数据,存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的探究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。

近几年来,光电子技术和器件取得了系列重大进展,为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件,全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而,美中不足的是全息图的寿命新问题尚待解决,虽然张泽明、谢敬辉等对Ce摘要:Fe摘要:LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验探究,从方法上给出了记录角度越大,光栅周期越小,热定影所需最小离子数密度越高,存储系统的整体性能越好,但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑,这将成为全息存储界探究的热门课题。

3.2显示全息

显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图,如白光反射全息图、白光透射全息图等,各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等;再如,以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等,每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图,它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。

显示全息目前主要有两大类摘要:第一类是Lippmann全息图,制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A.Benton的彩虹全息图,这是一种透射式显示全息图,可在白光照明下再现立体图像,且图像的颜色随观察的位置的变化而变化,从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展,随后的一些探究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术,如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世纪80年代都有有关这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《HolographyNews》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看,显示全息存在不足主要表现在摘要:

(1)视角范围、图像体积有限;

(2)没有获得非凡有效的全息图的计算方法;

(3)由于全息计算数量巨大,导致动态显示异常困难。克服以上不足,将可能成为显示全息探究的几个热点。

近年来,显示全息技术掀起一场数字化变革,数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展,利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性,在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视,为显示全息技术创造良好的商业前景。

3.3模压全息

模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的,它是将全息术和电镀、压印技术结合起来,使全息图的制作产业化,用白光再现时,可得到色彩鲜艳逼真的三维图像,并可通过印刷方式大批量生产,使得它在许多领域得到广泛的应用,以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段摘要:激光摄制原片全息图;电成型制金属模板;模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高,因此,模压全息作为平安防伪首当其冲,是平安防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上,不能去除性、价格低廉、轻易验证等特征,使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术和艺术结合的高科技产品,无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术,并备受使用者青睐。

模压全息出现于20世纪70年代,80年代中期已形成了一种产业,90年代达到了鼎盛时期。本世纪初,随着防伪技术要求的不断提高,模压全息技术又有了新的突破摘要:美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术;2003年,苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”;同年,倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破,使防伪功能有了提高,让激光全息防伪技术达到新的境界。

模压全息产业在我国起步较晚,但发展速度迅猛,目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展,我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视摘要:首先是开拓全息烫金材料,取代金膜和银膜,其次开发全息包装材料,实现立体防伪包装,第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合,体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。

3.4全息干涉计量

全息干涉计量术是将不同物光,在不同的时间记录在同一张全息干板上,然后利用全息术的空间波前再现原理,非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面,它能实现高精度非接触性无损测量,比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量外形比较简单、表面光度很高的零部件,而全息计量方法则能对任意外形、任意粗糙表面的物体进行测量,测量精度为光波波长λ的数量级。目前,全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法,此外,J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展,使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠,并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等,可使测量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化,我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的探究项目通过鉴定,其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制,我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有摘要:

(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪;

(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪;

(3)包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统;