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如何在空气中投影成像_教你制作空气全息投影

2018年01月10日 14:39 次阅读

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。

2013 年 9 月 13 日,去世 18 年的歌手邓丽君“穿越时空 210 秒”,与男歌手周杰伦同台对唱,别具一格的全息投影技术很快成为新闻媒体报道的热点,引起人们极大的兴趣和关注。全息投影设备价格较高,一般应用于商业展览或影视特效中。对于广大中小学科学教师来说,只要应用生活中常见的实验器材,花费很低的经济成本,同样可以制作简易的全息投影演示实验,带给学生新奇的科学体验与乐趣。

全息投影原理

全息投影技术也称虚拟成像技术,利用光的干涉和衍射原理,记录并再现物体真实的三维图像。

第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,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位相和振幅转换成在空间上变化的强度,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。

第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成像过程。全息图的每一部分都记录物体各点的光信息,能够再现原物的整个图像,通过多次曝光可以在同一张底片上记录多个不同的图像,互不干扰地分别显示出来。全息投影系统将三维立体画面悬浮在实景半空中,画面的对比度和清晰度高,有空间感和透视感,营造了亦幻亦真的神奇氛围。依据实现技术手段与途径的不同,全息投影分为两类。

1)透射全息投影:通过向全息投影胶片照射激光,从另一个方向来观察重建的图像。透射全息投影可以使用白作者:麻艳华、覃园园,广西民族大学理学院物理实验室,研究方向为物理实验与教育装备(530006)。色光来照明,广泛应用于信用卡防伪和产品包装等领域,通常在一个塑料胶片形成表面浮雕图案,通过背面镀上铝膜,光线透过胶片得以重建图像。

2)反射全息投影。使用白色光源,从和观察者相同的方向照射胶片,通过反射重建彩色图像。镜面全息投影利用控制镜面在二维表面上的运动,制造三维图像。

简易全息投影设备制作

应用于商业展览或影视特技的全息投影需要复杂的制作技术与专业设备 。为了向青少年普及科学知识,介绍前沿科技新成就,教师利用身边的简易器材,同样可以制作出具有立体效果的全息图像。

实验原理 利用 4 个半透面对光线的折射和全反射,把屏幕上的视频源文件反射。由于视频源文件同时有图像的前、后、左、右 4 个面,4 个面同时投影形成全息效果。原理图如图 1 所示。

如何在空气中投影成像_教你制作空气全息投影

制作材料与过程 能够形成单屏投影的设备(包括手机、平板电脑)、各种透明薄板(如亚克力板、塑料板、 PVC 板、手机贴膜等)。由于四棱椎体是最简单的制作,以下详细介绍全息投影制作过程以及注意事项。

1)确定四棱椎体的几何形状与大小。本实验制作的投影设备由透明塑料等材质构成棱锥、覆盖在上方的单屏投影源构成(图 2)。光线由投影源发出,在棱锥侧面产生全反射,进入观察者眼睛。如果能够使每个侧面反射的光线恰好构成三维物体的不同侧面,观察者从不同方向观看,就大限度地实现教学目标,达到教学要求。要做到这些,教师必须要全面提升自身素质,努力掌握现代信息技术,学会利用网络资源,以此充实和丰富教学内容;在制作课件时应该尽量亲自动手,把易被学生接受的自身风格融入其中,既体现自己的教育理念,也易于学生掌握。同时,高校应加强对英语教师课件制作技能的培训,既要使课件易于教师制作,又要易于学生理解。

 结语

知识经济全球化的趋势向高等教育提出新的挑战,要适应这一新的发展趋势,不管是作为教育者的教师,还是作为被教育者的学生,都必须要具有实践能力和创新精神。将多媒体运用于大学英语教学是培养适应社会发展的复合型人才的有效途径,它极大地改善了教师的教学方式,使教师走出繁重的教学活动,用更多的时间和精力去真正实现对学生的全面教育。作为现代大学英语教师,应主动适应现代社会的发展,熟练运用多媒体技术,创造富有生机与活力的课堂,培养学生的创新精神和实践能力,全面提升大学生英语综合运用能力,以在激烈的市场竞争中立于不败之地。

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