如何在空氣中投影成像_教你制作空氣全息投影

全息投影技術(shù)（front-projected holographic display）也稱虛擬成像技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。

其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過(guò)程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。

其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過(guò)程：全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。

2013 年 9 月 13 日，去世 18 年的歌手鄧麗君“穿越時(shí)空 210 秒”，與男歌手周杰倫同臺(tái)對(duì)唱，別具一格的全息投影技術(shù)很快成為新聞媒體報(bào)道的熱點(diǎn)，引起人們極大的興趣和關(guān)注。全息投影設(shè)備價(jià)格較高，一般應(yīng)用于商業(yè)展覽或影視特效中。對(duì)于廣大中小學(xué)科學(xué)教師來(lái)說(shuō)，只要應(yīng)用生活中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)器材，花費(fèi)很低的經(jīng)濟(jì)成本，同樣可以制作簡(jiǎn)易的全息投影演示實(shí)驗(yàn)，帶給學(xué)生新奇的科學(xué)體驗(yàn)與樂(lè)趣。

全息投影原理

全息投影技術(shù)也稱虛擬成像技術(shù)，利用光的干涉和衍射原理，記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像。

第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，利用干涉條紋間的反差和間隔，將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。記錄干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。

第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成像過(guò)程。全息圖的每一部分都記錄物體各點(diǎn)的光信息，能夠再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，互不干擾地分別顯示出來(lái)。全息投影系統(tǒng)將三維立體畫(huà)面懸浮在實(shí)景半空中，畫(huà)面的對(duì)比度和清晰度高，有空間感和透視感，營(yíng)造了亦幻亦真的神奇氛圍。依據(jù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段與途徑的不同，全息投影分為兩類。

1）透射全息投影：通過(guò)向全息投影膠片照射激光，從另一個(gè)方向來(lái)觀察重建的圖像。透射全息投影可以使用白作者：麻艷華、覃園園，廣西民族大學(xué)理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)室，研究方向?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)與教育裝備（530006）。色光來(lái)照明，廣泛應(yīng)用于信用卡防偽和產(chǎn)品包裝等領(lǐng)域，通常在一個(gè)塑料膠片形成表面浮雕圖案，通過(guò)背面鍍上鋁膜，光線透過(guò)膠片得以重建圖像。

2）反射全息投影。使用白色光源，從和觀察者相同的方向照射膠片，通過(guò)反射重建彩色圖像。鏡面全息投影利用控制鏡面在二維表面上的運(yùn)動(dòng)，制造三維圖像。

簡(jiǎn)易全息投影設(shè)備制作

應(yīng)用于商業(yè)展覽或影視特技的全息投影需要復(fù)雜的制作技術(shù)與專業(yè)設(shè)備 。為了向青少年普及科學(xué)知識(shí)，介紹前沿科技新成就，教師利用身邊的簡(jiǎn)易器材，同樣可以制作出具有立體效果的全息圖像。

實(shí)驗(yàn)原理 利用 4 個(gè)半透面對(duì)光線的折射和全反射，把屏幕上的視頻源文件反射。由于視頻源文件同時(shí)有圖像的前、后、左、右 4 個(gè)面，4 個(gè)面同時(shí)投影形成全息效果。原理圖如圖 1 所示。

制作材料與過(guò)程 能夠形成單屏投影的設(shè)備（包括手機(jī)、平板電腦）、各種透明薄板（如亞克力板、塑料板、 PVC 板、手機(jī)貼膜等）。由于四棱椎體是最簡(jiǎn)單的制作，以下詳細(xì)介紹全息投影制作過(guò)程以及注意事項(xiàng)。

1）確定四棱椎體的幾何形狀與大小。本實(shí)驗(yàn)制作的投影設(shè)備由透明塑料等材質(zhì)構(gòu)成棱錐、覆蓋在上方的單屏投影源構(gòu)成（圖 2）。光線由投影源發(fā)出，在棱錐側(cè)面產(chǎn)生全反射，進(jìn)入觀察者眼睛。如果能夠使每個(gè)側(cè)面反射的光線恰好構(gòu)成三維物體的不同側(cè)面，觀察者從不同方向觀看，就大限度地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到教學(xué)要求。要做到這些，教師必須要全面提升自身素質(zhì)，努力掌握現(xiàn)代信息技術(shù)，學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)資源，以此充實(shí)和豐富教學(xué)內(nèi)容；在制作課件時(shí)應(yīng)該盡量親自動(dòng)手，把易被學(xué)生接受的自身風(fēng)格融入其中，既體現(xiàn)自己的教育理念，也易于學(xué)生掌握。同時(shí)，高校應(yīng)加強(qiáng)對(duì)英語(yǔ)教師課件制作技能的培訓(xùn)，既要使課件易于教師制作，又要易于學(xué)生理解。

?結(jié)語(yǔ)

知識(shí)經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)向高等教育提出新的挑戰(zhàn)，要適應(yīng)這一新的發(fā)展趨勢(shì)，不管是作為教育者的教師，還是作為被教育者的學(xué)生，都必須要具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。將多媒體運(yùn)用于大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的復(fù)合型人才的有效途徑，它極大地改善了教師的教學(xué)方式，使教師走出繁重的教學(xué)活動(dòng)，用更多的時(shí)間和精力去真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的全面教育。作為現(xiàn)代大學(xué)英語(yǔ)教師，應(yīng)主動(dòng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，熟練運(yùn)用多媒體技術(shù)，創(chuàng)造富有生機(jī)與活力的課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面提升大學(xué)生英語(yǔ)綜合運(yùn)用能力，以在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。