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manbet手机版在诺贝尔物理狗万世界杯学奖中，有两位科学家因其记录和呈现图像的杰出方法而获奖:manbet手机版加布里埃尔·李普曼manbet手机版1908年，他“以干涉现象为基础，通过摄影再现色彩的方法”获奖manbet手机版丹尼斯·伽柏manbet手机版1971年，他因“发明和发展了全息方法”而获奖。

manbet手机版这两种方法都有一个相同的目标，即以一种与其他早期的相同目的的尝试截然不同的方式进一步进行图像复制。manbet手机版为了实现这一目标，李普曼和加伯选择了一种革命性的方法来研究基础物理学，而不是遵循工程学的渐进进展。

manbet手机版1886年，当摄影艺术和技术还在努力将自然的颜色转换为黑白的适当色调值时，加布里埃尔·李普曼(Gabriel Lippmann)设想了一种两步法，直接通过物体和后续照片的波长记录和再现彩色图像。

manbet手机版当李普曼将摄影从黑白提升到彩色时，Gabor的全息摄影将摄影从平面图片扩展到三维图像空间。manbet手机版为观众的每只眼睛提供自己的视差——立体——的程序就像摄影本身一样具有历史意义。manbet手机版但是Gabor关于“全息图”的想法是将所有的信息储存在所有的图像空间中，而不是仅仅储存在一张略有不同的第二张照片中。

manbet手机版方法背后的思想

manbet手机版有趣的是，这两项发明背后的物理学原理都可以用同样的原理来理解，即利用光的波动特性，这涉及到通过干涉对图像场进行编码，将结构记录在照相板上，然后通过发送光并使其在该结构中调制再次读出图像场。

manbet手机版波现象在物理学中无处不在。manbet手机版最明显的是，我们在水面上看到它们。manbet手机版我们可以观察到波的传播方向、传播速度或速度以及周期的长度。

manbet手机版当两个或两个以上的波叠加时，我们注意到，这会导致一种被称为“干涉”的模式。manbet手机版这样的干涉结构包含了所有相互作用的场的信息。manbet手机版当一个字段已知时，其他字段的信息也可以推断出来。

manbet手机版与水或声音相比，光的波动性质要难以观测得多。manbet手机版小波长(例如0.4 - 0.7 μ m，即0.0004 - 0.0007 mm，对于可见光)和更坏的，波振动的频率为750至400太赫兹(1太赫兹是每秒100万乘以100万周期)。manbet手机版光的频率是基本的，没有任何机制可以读出光波的运动。manbet手机版然而，波的运动可以通过与一个非常相似的波的相互作用来探测，这种作用被称为干涉，在“驻波”中达到停顿的程度。

manbet手机版驻波是由两个频率完全相同但振幅相位相反的波的干涉产生的。manbet手机版在高中，驻波是由沿绳子振荡的波在停止和返回时反射而来的。manbet手机版对于光，站台是一面反射入射波的镜子，如左图所示。manbet手机版在金属镜面上，自然通过在传播方向改变的同时切换相位来避免波被吸收。

manbet手机版光场在镜子中的反射产生驻波(左)。manbet手机版展示李普曼如何使用驻波在照片中编码颜色的方案(右)。

manbet手机版在镜面上，产生的场总是零;manbet手机版在距离镜子四分之一波长处，两个场的和会周期性地变化，变化值可达振幅的(+)和(-)2倍。manbet手机版这在声学中被分别称为声音振动的“节点”和“凸起”。manbet手机版在光学中，干涉将被观察为暗条纹和亮条纹，并可记录在照相胶片或任何其他光探测器。

manbet手机版对于一个稳定的干涉条纹图案，波必须具有相同的波长——光是单色的——它们必须具有相同的相位关系，即具有相同的起源——光具有相干性。

manbet手机版当来自同一源的波被分离，且原始波和镜像波之间的延迟仅相隔几个波长时，就可以实现这个条件。manbet手机版在湿沥青上的薄油膜和李普曼摄影所用的乳液中的驻波就满足了这个条件。manbet手机版然而，对于三维全息摄影，Gabor必须通过让物体场干涉外部参考场来产生条纹。manbet手机版一种具有足够单色性和相干性的光源首先通过激光获得。

manbet手机版李普曼的彩色摄影

manbet手机版加布里埃尔·李普曼是如何利用干涉效果来实现彩色摄影的?manbet手机版关于波动光学和干涉的基础知识告诉我们，不同波长的光在相应的周期长度上会产生驻波图案。manbet手机版李普曼从驻波的模式开始，波场在镜子中反射后再次相遇。manbet手机版他像往常一样把一幅光学图像投射到一张照相底片上，不过是透过玻璃板，背面是几乎透明的极细颗粒乳剂。manbet手机版然后，他通过在乳剂上放置一个水银镜来增加干涉效果。manbet手机版图像穿过乳液，照射到镜子上，然后把光线反射回乳液中。manbet手机版这种照相层的适当厚度相当于大约十个或更多的波长。manbet手机版投影到感光板上的图像并没有根据局部的辐照度分布来清楚地暴露乳剂。manbet手机版相反，当波场在乳剂中返回并产生驻波时，曝光就被编码了，驻波的节点很少暴露，而凸出的部分产生了最大的效果。manbet手机版因此，在显影后，照相层包含了大约20个或更多的银粒薄片，不同的时期对应图像中的不同颜色。

manbet手机版显影后，当白光反射到底片上时，就会向各个方向散射到这些银粒上。manbet手机版在产生驻波图的方向上，与片层周期相同波长的散射光场将相位一致，相互干涉，共同产生强彩色图像。manbet手机版某些优雅的昆虫和蝴蝶在没有学过散射或衍射光学的情况下，就创造出了这种周期性的薄片。

manbet手机版我们看到，本质上，这种成像形式建立在干涉和衍射的对称两步过程之上:首先将图像编码成干涉图案，然后在该图案上通过衍射重构图像。

manbet手机版伽柏的全息图

manbet手机版同样的两步原理也适用于Gabor的波前重建思想。

manbet手机版从李普曼那里，我们学会了如何在与感光板接触的平面图片上记录和检索颜色信息。manbet手机版如果Gabor想要在三维空间中重建波前，他需要一个视场，我们想象他不得不放弃波长范围。manbet手机版这个过程必须在单色光下进行。manbet手机版干涉的参考不再是像场本身的反射(在全息术中通常称为物体场)，而是必须由一个单独的参考场提供。manbet手机版参考场和物体场的任何一点之间的角度决定了产生的更复杂的干涉结构的周期性和方向，他称之为“全息图”。manbet手机版这也意味着，为了获得适当的干涉，相干长度必须大于目标场和参考场任意点之间的路径差。

manbet手机版1948年，Gabor设想了波前重建的过程，当时他打算纠正电子显微镜中的像差，但现有的汞弧灯将他的光学可行性实验限制在几毫米的物体大小上。manbet手机版1963年，当密歇根大学的利斯和厄帕特涅克斯演示了用激光制作的全息图的三维图像时，首次取得了突破。manbet手机版艺术的一个亮点是在1971年春天用脉冲激光制作的Gabor肖像全息图;manbet手机版物体空间的体积是几立方米。

manbet手机版一个大型全息摄影装置，类似于扬声器所显示的。manbet手机版这是1971年初的照片，Dennis Gabor坐在一张桌子前解释全息术，并通过一块50厘米x 60厘米的李普曼式照相板，以3d(三维)的形式被保存下来，直到永生。manbet手机版盘子托正对着嘉宝，就在布置的中心。 manbet手机版设置和照片:麦道电子公司，密苏里州manbet手机版插图:通过全息图看到的Gabor的图像。manbet手机版在普通的摄影镜头中，进入他办公室的充足全景不可避免地被简化为适度的2-D(二维)。 manbet手机版全息影像:克劳斯·比德曼在斯德哥尔摩KTH的“激光洞穴”

manbet手机版加布里埃尔·李普曼

manbet手机版加布里埃尔·李普曼是法国人，1845年出生于卢森堡的霍勒里奇，1921年去世。manbet手机版他在巴黎长大并接受教育。manbet手机版在他众多的兴趣爱好中，他研究了法国和德国文学，并于1874年在德国获得了哲学博士学位。manbet手机版1875年，他又在索邦大学获得了毛细管静电计科学博士学位。manbet手机版从1878年到他生命的尽头，他一直在巴黎的大学任职。

manbet手机版关于李普曼的活动还有一个趣闻:在他的实验室里，李普曼支持一名波兰学生的研究，manbet手机版玛丽manbet手机版．manbet手机版他还把她介绍给了他的压电学合作者，manbet手机版皮埃尔·居里manbet手机版．manbet手机版两人于1895年结婚，并将居里家族的研究成果包括女儿在内manbet手机版艾琳manbet手机版和女婿manbet手机版弗雷德里克Joliotmanbet手机版，结果最终在manbet手机版五个manbet手机版诺贝尔放射学奖。

manbet手机版通过获得诺贝尔奖，李普曼最广为人知的是以他的名字命名的彩色摄影过程。manbet手机版在科学上，他因在计量学、天文学和地震学方面的许多发展而闻名。manbet手机版其中之一就是天文望远镜中用来保持恒星图像的定位仪，在任意长时间的曝光中都是如此。

manbet手机版他在光学领域的另一项发明是1908年发表的“整体摄影”。manbet手机版20世纪60年代末，全息术再次引发了人们对三维成像的极大兴趣，科学家和发明家们记住了李普曼的想法。manbet手机版他的目标是制作出观察者在水平和垂直方向移动时可以体验到视差变化的图片。manbet手机版他的解决办法是观察一个虚拟显示的几乎连续的小透镜的周期模式，每个透镜都记录了物体在其方向上的照片。

manbet手机版丹尼斯·伽柏

manbet手机版丹尼斯·加伯是匈牙利人，1900年出生于布达佩斯，后来成为英国学生，1976年在伦敦去世。manbet手机版他在11岁时获得了自己的第一项专利，1924年在柏林理工学院获得了电气工程文凭。manbet手机版1927年在一篇关于高速阴极射线示波器的论文上。manbet手机版他在西门子和哈尔斯克公司工作，开发气体放电管。

manbet手机版这些年来，柏林有一个非常密集的研究环境，热门话题包括先驱Knoll和Ruska -的电子显微镜manbet手机版恩斯特Ruskamanbet手机版1986年，他获得了诺贝尔物理学奖——以及电影摄影，多年后，Gabor将在这些领域做出贡献。

manbet手机版希特勒掌权后，加伯离开柏林，最终于1934年在英国汤姆森-休斯顿公司工作。他继续开发气体放电管。manbet手机版战后，他还从事通信理论、立体电影摄影和波前重建的研究，他认为波前重建是解决电子显微镜畸变问题的一种方法。manbet手机版从1949年起，Gabor加入伦敦帝国理工学院，成为应用电子物理学教授。

manbet手机版“波前重建”是Dennis Gabor的众多想法之一，他的最终成功还需要等待问题的解决，以及其他研究者的才华和成就。

manbet手机版在生活中相似之处

manbet手机版李普曼和加伯有着相似的知识背景，在多元文化的环境中成长和工作。

manbet手机版在他们的职业生涯中，他们研究的不是一个终身的大问题，而是许多不同的项目，其中有几个非常成功。manbet手机版除了科学的基础工作，他们的努力的重要部分包括发明和系统工程。manbet手机版他们都获得了许多专利。

manbet手机版他们的想法需要新的解决方案，特别是记录材料和光源:在多年的辛勤工作中，李普曼完善了他自己的摄影工艺，即极高分辨率的“李普曼底片”，至今仍在生产。manbet手机版此外，彩色摄影当然需要全色版;manbet手机版为了扩大整个可见光谱的增敏，李普曼与Lumière兄弟合作，他们是当时欧洲领先的摄影制造商。manbet手机版对于Gabor的发明，波前记录需要如此高相干度的辐射，这在自然界中是不存在的。manbet手机版幸运的是，对下一代的研究人员来说，激光的原理提供了这样一种光，全息摄影术突然蓬勃发展起来。manbet手机版对于另一个先决条件，即超高分辨率的照相底片，李普曼在1900年之前就已经采购过了。

manbet手机版许多研究人员当然会理解李普曼在文章末尾的叹息manbet手机版诺贝尔演讲manbet手机版人生苦短，进步慢。

manbet手机版从长远来看会有什么结果?

manbet手机版李普曼摄影无法规避高分辨率底片需要曝光时间从几分钟到几小时的缺点。manbet手机版然而，李普曼的演示和用自然颜色拍摄照片的可行性刺激了人们对这种技术的渴望。manbet手机版在为李普曼做工作的同时，Lumière兄弟开发了一种他们自己的工艺，基于三种颜色的透明滤镜(结构类似于今天的电视屏幕)。manbet手机版他们的“自动着色”方法一直流行到20世纪30年代，后来被现在的彩色摄影技术所取代，这种技术在开发过程中会在三层胶片中产生染料。manbet手机版然而，李普曼摄影在科学和教学中仍然受到高度重视;manbet手机版没有其他方法可以正确地成像光谱。

manbet手机版1962年，俄国人Y.N. Denisyuk认识到李普曼和加伯成像方法的原理之间的关系。manbet手机版他建议结合使用李普曼板在反射中制作三维图像。manbet手机版随着激光全息术的出现，Denisyuk的发明成为实用的“白光反射全息图”或“李普曼全息图”。

manbet手机版Gabor波前重建方法是光学领域的一种新原理。manbet手机版但在电子显微镜透镜上的应用并没有实现，这一思想局限于先进的光学教科书。manbet手机版1963年，利斯和阿普塔涅克斯用激光全息记录技术展示了轰动的、真正的三维图像，情况以一种意想不到的方式发生了变化。manbet手机版人们对通过全息技术将各种影像变成立体影像的期许很高。manbet手机版这项技术在1971年初Dennis Gabor的全息肖像拍摄中达到了顶峰。manbet手机版然而，三维图像并没有产生商业体量。manbet手机版取而代之的是另一个意想不到的应用:在全息图中，任何种类的波面都可以通过干涉进行比较，而不仅仅是透镜和镜子。manbet手机版自20世纪70年代末以来，全息干涉测量法是变形和振动分析的标准测量技术(见图全息图设置)，今天通过在线数字图像捕获和快速计算机进一步促进了测量技术的发展。manbet手机版有趣的是，激光和计算机将全息图带回了Gabor最初的应用领域，提供了通用光学元件、全息光栅、全息x射线透镜、混合衍射光学、光学模式识别等等。manbet手机版由计算机生成的全息图可以将奇异的光学或机械表面校准为数学假设的波前，或者为CD播放器、聚焦屏幕或相机的自动聚焦设备生产奇异的光学组件。 Today, there is real commercial volume in holograms laminated on any credit card, ID-document, banknote, and for brand merchandise verification. These holograms are embossed surface reliefs, but also stacks in depth as Lippmann holograms. At present, researchers dream of small crystal cubes as holograms for data memories with extremely high capacity and parallel throughput. Apart from all the new applications, Gabor’s holography has done a great service to understanding optics; almost any student in high school will have made a hologram as a lab exercise.

manbet手机版参考文献

manbet手机版G.李普曼，“La photographie des couleurs”manbet手机版Comptes ren会费des Scéances de l 'Académie des Sciencesmanbet手机版、巴黎、manbet手机版112manbet手机版第274-275页，1891年。

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manbet手机版D.吉拉尔丁，Musée de l 'Elysée洛桑，2000
manbet手机版(所有李普曼的彩色照片和其他摄影师收藏的大量李普曼底片都保存在这个博物馆里)。

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manbet手机版* Klaus Biedermann是斯德哥尔摩皇家理工学院KTH (Kungliga Tekniska Högskolan)的名誉物理学教授。manbet手机版1935年，他出生在德国慕尼黑，第一次从物理学家父亲那里了解到李普曼摄影。manbet手机版他在慕尼黑工业大学完成了核物理的毕业论文，并在摄影科学系获得了光转移理论博士学位，师从赫尔穆特·弗莱斯尔(Hellmut Frieser)，后者与Gabor一样，于1930年开始在西门子进行研究;manbet手机版和海尔穆特·弗莱斯在1964年认识了加伯。manbet手机版1966年在KTH做了一个博士后项目，关于全息摄影过程的作用。manbet手机版为Gabor 1971年的诺贝尔演讲安排了Gabor的全息肖像展示，以及后来在实验室的“激光洞穴”的复制品，这是KTH早期至今仍然活跃的科学中心。manbet手机版1972年，比德曼担任代理教授，1978年担任正教授，负责独立的光学研究所，为工业界提供研发和服务。manbet手机版当时，光学领域碰巧有了最丰硕的四分之一个世纪。manbet手机版有了能干的同事和雄心勃勃的学生，两个实验室取得了研究成果，在瑞典理工大学获得了大部分博士考试，在老工业和初创公司获得了新技术，在瑞典和国外工业界和学术界获得了年轻的光学研究人员和教授。

manbet手机版首次出版于2005年5月15日