激光原理論文

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激光原理論文范文第1篇

[關(guān)鍵詞]經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型；語(yǔ)文課程資源；文化背景知識(shí)

[中圖分類(lèi)號(hào)]G423

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]2095-3712（2013）34-0052-06

[基金項(xiàng)目]廣西教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題“廣西民族地區(qū)學(xué)困生發(fā)展策略與語(yǔ)文德育的功能研究”（2008C21）。

[作者簡(jiǎn)介]韋美日（1964―），女，廣西環(huán)江人，碩士，廣西師范學(xué)院文學(xué)院副教授，研究方向：語(yǔ)文課程與教學(xué)論，廣西民族地區(qū)語(yǔ)文德育。

在語(yǔ)文課程改革中，出現(xiàn)了一些自相矛盾的奇怪現(xiàn)象：一邊是課改實(shí)驗(yàn)的“泛人文化”，表現(xiàn)為在公開(kāi)課或是教學(xué)競(jìng)賽中，以培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)為主，進(jìn)行漫無(wú)邊際的拓展延伸，忽略了語(yǔ)文知識(shí)、技能的傳授、訓(xùn)練；一邊是學(xué)校的常規(guī)教學(xué)中的“去人文”，表現(xiàn)為課堂教學(xué)仍然以傳授知識(shí)為主，扎扎實(shí)實(shí)進(jìn)行應(yīng)試能力訓(xùn)練，把人文精神的培育當(dāng)成可有可無(wú)的內(nèi)容，隨意增減。

一、語(yǔ)文教學(xué)中遇到的問(wèn)題

語(yǔ)文課堂教學(xué)中的矛盾現(xiàn)象背后是語(yǔ)文課程的價(jià)值取向指導(dǎo)下的語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。功利化的價(jià)值取向使語(yǔ)文課堂教學(xué)僵化、老化，局限于狹小的語(yǔ)文課程，受制于語(yǔ)文教學(xué)的狹窄空間，不能進(jìn)行真正的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、面向生活的語(yǔ)文綜合性學(xué)習(xí)，不能全面提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)。

（一）語(yǔ)文教學(xué)實(shí)踐的功利化取向

語(yǔ)文課程改革中，這種看似矛盾的現(xiàn)象，事實(shí)上有其內(nèi)在聯(lián)系，即語(yǔ)文課程實(shí)踐中的功利性?xún)r(jià)值取向侵蝕了語(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)的理性?xún)r(jià)值取向，導(dǎo)致對(duì)語(yǔ)文課程理念的淺表理解，或者是誤讀。在教學(xué)行為上則表現(xiàn)為陽(yáng)奉陰違：在展示語(yǔ)文教學(xué)改革成果的實(shí)驗(yàn)課上，盡可能多地增加人文性的內(nèi)容，貼近語(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，會(huì)獲得比較高的評(píng)價(jià)；在常規(guī)語(yǔ)文教學(xué)實(shí)踐中，認(rèn)認(rèn)真真落實(shí)語(yǔ)文知識(shí)點(diǎn)，盡量吃透語(yǔ)文考試的內(nèi)容，在各種語(yǔ)文考試中成績(jī)優(yōu)秀，會(huì)得到大家的承認(rèn)。這種過(guò)于功利化的語(yǔ)文教學(xué)活動(dòng)必然走向經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化，輕視排斥理論指導(dǎo)，惰于實(shí)踐創(chuàng)新，消解語(yǔ)文課程改革的核心價(jià)值體系，在語(yǔ)文課程改革旗幟掩護(hù)下，走的是應(yīng)試教學(xué)的老路。

（二）語(yǔ)文教學(xué)內(nèi)容和語(yǔ)文教學(xué)研究的單一化

要擺脫語(yǔ)文教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化的慣性?xún)A向，語(yǔ)文教學(xué)就不能只顧在自己的領(lǐng)地上埋頭耕耘，還需要具有宏觀的、全局的戰(zhàn)略眼光，超越眼前的功利性需要，為國(guó)家民族文化的傳承和學(xué)生的未來(lái)謀劃，在更廣闊的天地中運(yùn)籌帷幄。語(yǔ)文教學(xué)立足于語(yǔ)文素養(yǎng)的提高而不只是在實(shí)驗(yàn)課中表演人文性，語(yǔ)文知識(shí)和技能的獲得也不只在語(yǔ)文課本和語(yǔ)文課堂教學(xué)活動(dòng)中，其途徑和方法是無(wú)限多樣的，需要語(yǔ)文教師在語(yǔ)文教學(xué)實(shí)踐中勇于探索，更需要綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的理論和研究方法指導(dǎo)語(yǔ)文教學(xué)實(shí)踐，不同學(xué)科的理論可以為語(yǔ)文教學(xué)開(kāi)辟新天地，提供不同的解決問(wèn)題的思路和方法，有可能達(dá)到事半功倍的效果。

民族學(xué)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論所關(guān)注的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型及其對(duì)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的研究方法，為成功地利用本土的語(yǔ)文課程資源提供可參照的理論框架和方法論基礎(chǔ)，引導(dǎo)語(yǔ)文課程實(shí)施走出“泛人文化”和“去人文”的泥潭。

二、經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論及其發(fā)展

（一）經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的提出

人類(lèi)學(xué)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論是“蘇聯(lián)專(zhuān)家CH托爾斯托夫、MT列文、HH切博克薩羅夫等人在20世紀(jì)50年代共同提出的。”[1]“1956―1958年期間，時(shí)任蘇聯(lián)民族學(xué)研究所東亞和南亞室主任的切博克薩羅夫到我國(guó)中央民族學(xué)院進(jìn)行講學(xué)。期間，我國(guó)學(xué)者林耀華與他共同撰寫(xiě)了《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》一文，全面地運(yùn)用了經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論來(lái)研究中國(guó)民族問(wèn)題，踏出了此理論在中國(guó)進(jìn)行本土化研究的第一步。但在之后2O多年的時(shí)間里，由于多方面的原因，國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面的研究沒(méi)有取得任何進(jìn)展，直到20世紀(jì)80年代中期，林耀華的學(xué)生張海洋開(kāi)始繼續(xù)此項(xiàng)研究，其碩士學(xué)位論文便是《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型研究》。”[2]蘇聯(lián)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型是指“居住在相似的自然地理?xiàng)l件下，并有近似的社會(huì)發(fā)展水平的各民族在歷史上形成的經(jīng)濟(jì)和文化特點(diǎn)的綜合。”[1]林耀華先生認(rèn)為經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型是指“居住在相似的生態(tài)環(huán)境下，并操持相同生計(jì)方式的各民族在歷史上形成的具有共同經(jīng)濟(jì)和文化特點(diǎn)的綜合體。”[1]

（二）經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論在中國(guó)的發(fā)展

羅吉華文章所說(shuō)的“本土化研究”是指中國(guó)的人類(lèi)學(xué)家用蘇聯(lián)專(zhuān)家的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論來(lái)認(rèn)識(shí)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，在研究實(shí)踐中修正完善這一理論，使之更貼近中國(guó)民族分布和經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特點(diǎn)，為民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展服務(wù)，這一工作在20世紀(jì)80年代以后得到延續(xù)。50年代，林耀華先生在《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》中結(jié)合東亞各個(gè)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的情況，區(qū)分了三組經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型：第一組，以狩獵、采集和捕魚(yú)起著主導(dǎo)作用的類(lèi)型；第二組，以鋤掘（徒手耕）農(nóng)業(yè)或動(dòng)物飼養(yǎng)為主的類(lèi)型；第三組，以犁耕（耕耘）農(nóng)業(yè)為主的類(lèi)型。[3]他還對(duì)每一種類(lèi)型的特點(diǎn)及分布范圍進(jìn)行了具體的闡述，為建立和運(yùn)用中國(guó)特色的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)和基本的研究框架。其優(yōu)點(diǎn)是將研究置于東亞的大背景中進(jìn)行比較分析，有一個(gè)中觀的認(rèn)識(shí)角度，選取了每一類(lèi)型中的典型進(jìn)行描述，加深了對(duì)某一類(lèi)型的特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)；其不足是未能深入到中國(guó)領(lǐng)土上的56個(gè)民族的生態(tài)環(huán)境內(nèi)部，了解其具體的生計(jì)方式，區(qū)分其經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，其研究成果依然是一個(gè)大致的輪廓，沒(méi)有構(gòu)成一個(gè)細(xì)節(jié)完備的邏輯體系。

林耀華先生主編的1997年出版的《民族學(xué)通論》第四章《經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》在原來(lái)分析框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行了充實(shí)和完善。首先，闡明了經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的含義及其作用，強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的方法論意義，它在學(xué)科理論方面的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。方法論方面指出了它的一系列操作規(guī)范，為正確理解和實(shí)際運(yùn)用這一概念指明了方向。其次，闡明了其在學(xué)科理論建設(shè)方面的重要貢獻(xiàn)和民族地區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)方面的作用，使其方法論意義落實(shí)到具體的學(xué)科內(nèi)容方面和現(xiàn)實(shí)生活領(lǐng)域，有效擴(kuò)大了它的影響范圍，強(qiáng)化其實(shí)踐意義，把它從純學(xué)科的認(rèn)識(shí)論逐步發(fā)展為能為解決民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化事業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)的有中國(guó)特色的民族學(xué)理論。與在《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》中所提出的內(nèi)容框架相比，《民族學(xué)通論》區(qū)分了類(lèi)型組里面的具體類(lèi)型。第一組，采集漁獵經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，包含兩個(gè)類(lèi)型：以鄂倫春族為代表的山林狩獵型和以赫哲族為代表的河谷漁撈型；第二組，畜牧經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組分為四個(gè)類(lèi)型：以部分鄂溫克族為代表的苔原畜牧型，以蒙古族為代表的戈壁草原游牧型，以哈薩克族為典型的盆地草原游牧型，以藏族為典型的高山草場(chǎng)畜牧型。第三組，農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組，區(qū)分出六個(gè)類(lèi)型：山林刀耕火種型、山地牧耕型、山地耕獵型、丘陵稻作型、綠洲耕牧型、平原集約農(nóng)耕型，最后一種類(lèi)型還區(qū)分出兩個(gè)亞型：北方亞型和南方亞型。[4]

《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》和《民族學(xué)通論》第四章《經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》的內(nèi)容相比較，有三點(diǎn)不同：第一點(diǎn)，類(lèi)型組名稱(chēng)有變化；第二點(diǎn)，類(lèi)型組中的典型變成了具體的類(lèi)型；第三點(diǎn)，各類(lèi)型的經(jīng)濟(jì)文化的地域性、歷史性、綜合性的特點(diǎn)更為突出。這三點(diǎn)變化把中國(guó)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型從東亞的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的背景中凸顯出來(lái)，作為一個(gè)獨(dú)立的研究對(duì)象來(lái)考察，因而從名稱(chēng)到特點(diǎn)都更符合中國(guó)民族地區(qū)的地理分布特點(diǎn)，歷史以來(lái)形成的各民族的居住格局，以及在此基礎(chǔ)上逐步形成的民族經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特點(diǎn)。這個(gè)體系的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，它突出了中國(guó)地理環(huán)境和民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特色，有利于正確認(rèn)識(shí)民族地區(qū)的社會(huì)結(jié)構(gòu)及其歷史發(fā)展規(guī)律，能更好地指導(dǎo)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)；其不足之處是由于顧及到經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的綜合性特點(diǎn)，雖然提到了建立有層次的立體結(jié)構(gòu)的四個(gè)內(nèi)容，但在具體闡述內(nèi)容時(shí)，沒(méi)有對(duì)構(gòu)成這種綜合性的具體因素及其相互影響關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的描述，即其類(lèi)型內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)仍然有待完善。

（三）經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論在民族教育中的應(yīng)用

在哈經(jīng)雄、滕星先生主編的2001年出版的《民族教育學(xué)通論》第四章第二節(jié)《經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型與民族教育》中，在林耀華先生所下定義和前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)“對(duì)世界民族分布和地理類(lèi)型的概括分析，首先對(duì)世界民族及民族區(qū)域的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型進(jìn)行一個(gè)粗線(xiàn)條的分類(lèi)，然后對(duì)民族經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型同民族教育的一般關(guān)系進(jìn)行初步探討。”[5]這里區(qū)分出四個(gè)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組，第一組，采集漁獵經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組，包括兩個(gè)亞型：北部寒帶亞型和南部熱帶亞型；第二組，游牧經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組，包括兩個(gè)亞型：北部寒帶、溫帶亞型和南部熱帶亞型；第三組，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，包括山地雨林混合農(nóng)業(yè)和犁耕農(nóng)業(yè)；第四組，現(xiàn)代化工農(nóng)牧業(yè)類(lèi)型組，包括三種類(lèi)型：高度發(fā)達(dá)的商品化農(nóng)牧業(yè)、商品化的種植園農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型。基于世界教育的多元文化背景和民族教育的視角，其內(nèi)容的特點(diǎn)也很鮮明，第一點(diǎn)，從“世界民族分布和地理類(lèi)型的概括分析”來(lái)區(qū)分的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，與世界多元文化教育的背景相呼應(yīng)，吸收了《中國(guó)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型》的中觀視角并賦予時(shí)代特色；第二點(diǎn)從“民族經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型同民族教育的一般關(guān)系”出發(fā)進(jìn)行研究，重點(diǎn)不在于構(gòu)建經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的理論，而在于探討其特點(diǎn)對(duì)民族地區(qū)學(xué)校教育的影響。這一論題的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔明了，突出特定研究視界中的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的核心內(nèi)容，其不足在于宏觀角度必然要犧牲許多具體的內(nèi)容，而經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型與民族教育的許多特點(diǎn)是要通過(guò)具體細(xì)節(jié)才能得到精確反映的。

經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論從20世紀(jì)50年代由蘇聯(lián)專(zhuān)家提出到20世紀(jì)80年代以后在中國(guó)的實(shí)踐與發(fā)展，在理論體系的建構(gòu)上，從宏觀、中觀、微觀三個(gè)層面進(jìn)行了有成效的探索，在本土化的實(shí)踐中，經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的區(qū)分更加能體現(xiàn)中國(guó)區(qū)域民族分布的特點(diǎn)，在方法論的意義上，強(qiáng)化了它在民族地區(qū)現(xiàn)代化進(jìn)程中的價(jià)值和意義。

三、經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論對(duì)語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的啟示

經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論不但在民族學(xué)的發(fā)展和民族學(xué)研究中有積極的意義，因?yàn)槠鋵?duì)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化獨(dú)特的研究視角和研究方法，對(duì)語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)利用也有重要的啟示。

（一）語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)立足于本地的物質(zhì)文化基礎(chǔ)

“經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論充分地肯定了自然地理環(huán)境和社會(huì)生產(chǎn)力水平對(duì)于物質(zhì)文化發(fā)展所帶來(lái)的影響，從而為民族學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)物質(zhì)文化的起源和特征的研究提供了一條科學(xué)的認(rèn)識(shí)途徑。”[4]對(duì)語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)也要從認(rèn)識(shí)本地的自然地理環(huán)境和社會(huì)生產(chǎn)力開(kāi)始，進(jìn)而認(rèn)識(shí)其物質(zhì)文化的特點(diǎn)，這一認(rèn)識(shí)途徑對(duì)民族地區(qū)的語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)尤其有價(jià)值，因?yàn)樗亲匀坏酿佡?zèng)和歷史的遺存，不須投資。廣西民族地區(qū)大部分都屬于“農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組”中的“丘陵稻作型”，“水稻種植與干欄式建筑的結(jié)合是丘陵稻作型的基本文化叢結(jié)。”[4]這是與民族地區(qū)學(xué)生的生活有密切聯(lián)系的物質(zhì)文化，如水稻的起源和分類(lèi)，水稻種植的知識(shí)，干欄式建筑的特點(diǎn)和地理環(huán)境的關(guān)系，也是最基本的語(yǔ)文課程資源，可以幫助學(xué)生理解自己和自然的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自己民族物質(zhì)文化的認(rèn)同。不僅如此，本地物質(zhì)文化資源進(jìn)入語(yǔ)文課程還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍語(yǔ)文課堂氣氛，激活學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有成效。

（二）語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)面向不同的學(xué)科領(lǐng)域

對(duì)世界民族的分類(lèi)有各種角度和方法，但各種方法都有其長(zhǎng)處和短處，如語(yǔ)言譜系法，能準(zhǔn)確標(biāo)出各民族在歷史上的親緣關(guān)系及接近程度，但卻不能標(biāo)出各族群的地理環(huán)境，經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展方向和生計(jì)方式的特征，這正是經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的長(zhǎng)處。[4]就是說(shuō)，經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論綜合運(yùn)用了不同學(xué)科的研究方法和研究成果，建構(gòu)自己的理論體系，解決了本學(xué)科的理論問(wèn)題。語(yǔ)文課程的綜合性、社會(huì)性、實(shí)踐性的特點(diǎn)，決定了語(yǔ)文課程資源的無(wú)限廣闊性，語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)如果局限于本學(xué)科領(lǐng)域，課堂教學(xué)中一味強(qiáng)調(diào)以語(yǔ)言文字為中心的“語(yǔ)文味”，只重視“語(yǔ)文”的課外讀物，或者只圈定在“語(yǔ)文教學(xué)輔助材料”的范圍里面，那么語(yǔ)文教學(xué)就很難逃脫沒(méi)有“文化”、脫離現(xiàn)實(shí)生活的宿命。不同學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)及其獲取知識(shí)的方法對(duì)語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)利用是有意義的，這是因?yàn)檎Z(yǔ)文學(xué)科知識(shí)的綜合性特征決定了它必須不斷從各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中源源不斷地獲得新的知識(shí)和新的方法，再以“語(yǔ)文”為核心，對(duì)這些知識(shí)和方法進(jìn)行整合，成為語(yǔ)文課程資源。

（三）語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)要重視背景知識(shí)的運(yùn)用

經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論重視對(duì)各種經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的縱向的歷史考察和橫向的地域差異比較，其經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型組的排列就體現(xiàn)了不同地域的民族發(fā)展的歷史進(jìn)程及其經(jīng)濟(jì)文化特征。在基礎(chǔ)教育課程改革中執(zhí)行國(guó)家、地方、學(xué)校三級(jí)課程體系，也是考慮到不同地域經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的不平衡性，而經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的形成是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史過(guò)程，因此要真正了解其類(lèi)型特征并在此基礎(chǔ)上建設(shè)和發(fā)展，就必須了解其形成的歷史背景。民族地區(qū)學(xué)校教育的知識(shí)體系的構(gòu)建，尤其是地方鄉(xiāng)土知識(shí)體系的構(gòu)建，民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的背景知識(shí)是其中必不可少的內(nèi)容，否則三級(jí)課程體系的建構(gòu)就失去了實(shí)質(zhì)意義。語(yǔ)文課程是所有學(xué)科的基礎(chǔ)，語(yǔ)言文字的正確應(yīng)用不但是語(yǔ)言文字本身的事情，還有語(yǔ)言文字涉及的社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的背景，也只有關(guān)注了語(yǔ)言文字所蘊(yùn)含的社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化內(nèi)涵，語(yǔ)文課程作為各門(mén)學(xué)科的基礎(chǔ)才名副其實(shí)，才能在三級(jí)課程體系中發(fā)揮它的基礎(chǔ)作用。“純語(yǔ)文知識(shí)”的教學(xué)，其實(shí)只重視語(yǔ)言形式方面，而拋棄了文字的豐富內(nèi)涵，是缺乏“文化”的語(yǔ)文課程，無(wú)法完全承擔(dān)語(yǔ)文學(xué)科作為基礎(chǔ)學(xué)科的任務(wù)。

（四）語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)要重視經(jīng)驗(yàn)的積累和理論的建構(gòu)

“了解作為人類(lèi)進(jìn)化的遺傳和變異背景的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，必然能使體質(zhì)人類(lèi)學(xué)的認(rèn)識(shí)途徑得到豐富。”[4]了解民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型，也可以開(kāi)闊語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的眼界。因此民族地區(qū)的學(xué)校教育也應(yīng)該重視作為課程資源基礎(chǔ)的民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的認(rèn)識(shí)和研究，重視在經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的語(yǔ)文課程資源的原始材料的積累。這些資料應(yīng)該把已有的體質(zhì)人類(lèi)學(xué)、民族志的資料包含在其中，眼光不能只局限在語(yǔ)言文字的范圍內(nèi)，也應(yīng)包含物質(zhì)文化，如民居、生產(chǎn)工具等要素，要透過(guò)語(yǔ)言文字和物質(zhì)形態(tài)去理解和傳承語(yǔ)言文字和物質(zhì)形態(tài)所承載的民族文化傳統(tǒng)。語(yǔ)文教學(xué)的目的從來(lái)就不是語(yǔ)言文字本身，而是以它為工具掌握其中的文化內(nèi)容，形成適應(yīng)社會(huì)的基本能力。另外，為了使經(jīng)驗(yàn)的積累具有明確的目的和意義，需要借助其他學(xué)科先進(jìn)理論的指導(dǎo)，但即使是有親緣關(guān)系的交叉學(xué)科，也有自己的研究對(duì)象和范圍，其構(gòu)建的理論體系首先必須能解釋本學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象，而不是解釋相關(guān)學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象。希望借助相關(guān)學(xué)科的理論解釋本學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象，擺脫不了模仿和借用的慣習(xí)，最終會(huì)使自己處于缺乏適切的解釋框架的狀態(tài)，無(wú)法建構(gòu)一個(gè)能充分闡述學(xué)科特點(diǎn)的理論體系。語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)目前就處于這種尷尬的狀態(tài)。要有所作為，借鑒其他學(xué)科的理論也只是手段，目的還在于，在積累豐富的語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的理論體系，只有這樣，民族地區(qū)語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)才會(huì)走上有序發(fā)展的道路。

（五）語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)要體現(xiàn)語(yǔ)文學(xué)科的特點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論“不僅本身就注意環(huán)境、地域和經(jīng)濟(jì)、文化的綜合因素，而且還有一個(gè)歷史民族區(qū)或歷史文化區(qū)的概念與之相輔相成。”[4]因?yàn)榻?jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的這種獨(dú)特視角和研究路線(xiàn)，使其區(qū)別于民族學(xué)的其他理論，對(duì)中國(guó)民族經(jīng)濟(jì)文化具有更強(qiáng)的解釋力，也有更廣泛的適用范圍，為其他學(xué)科領(lǐng)域的借鑒和應(yīng)用提供了可能性。把它運(yùn)用于民族地區(qū)的語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，就要注意民族地區(qū)語(yǔ)文學(xué)科教育的特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型的契合度。語(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)所闡述的語(yǔ)文學(xué)科的特點(diǎn)，即人文性、實(shí)踐性、具有漢語(yǔ)言文字的特點(diǎn)，適用于國(guó)家課程體系，而民族地區(qū)語(yǔ)文學(xué)科教育除了具有上述特點(diǎn)之外，還有適用于地方、學(xué)校課程體系的特點(diǎn)，其中之一就是母語(yǔ)思維和漢語(yǔ)思維的轉(zhuǎn)換、兼容問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的背后其實(shí)就是歷史以來(lái)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和文化傳統(tǒng)的變遷問(wèn)題，這是語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型之間的結(jié)合點(diǎn)。

（六）語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)要服務(wù)于本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展

經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論的發(fā)展指向民族地區(qū)“因地制宜地開(kāi)發(fā)和利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境與資源”“通過(guò)自己的努力來(lái)實(shí)現(xiàn)本民族本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展”“減輕文化變遷中不可避免的心理壓力及其他方面的消極影響”“保持其應(yīng)有的文化特點(diǎn)”。[4]應(yīng)該說(shuō)，這不僅是民族學(xué)及其經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論努力的方向，也是民族地區(qū)學(xué)校教育努力的方向，當(dāng)然也是語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。在語(yǔ)文課程資源的選擇和鑒別過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論提供了有實(shí)用價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)包含三個(gè)內(nèi)容：第一，作為語(yǔ)文課程資源它是否具有本地區(qū)生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)；第二，作為語(yǔ)文課程資源它能否促進(jìn)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展；第三，作為語(yǔ)文課程資源它能否反映本地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化變遷的特點(diǎn)。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，并非所有的民族地區(qū)的鄉(xiāng)土知識(shí)都適合作為語(yǔ)文課程資源，在這個(gè)意義上說(shuō)，語(yǔ)文課程資源的開(kāi)發(fā)其實(shí)就是一個(gè)價(jià)值選擇、文化選擇的過(guò)程，而語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的確定就是一個(gè)關(guān)乎教育哲學(xué)的問(wèn)題，是民族學(xué)和教育學(xué)共同關(guān)注的基本問(wèn)題，而服務(wù)于本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展則是各學(xué)科當(dāng)前都必須面對(duì)的基本問(wèn)題。

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論在民族學(xué)研究和發(fā)展中所發(fā)揮的作用出發(fā)，對(duì)作為同樣關(guān)注民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化的建設(shè)和發(fā)展的語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)而言，它所受到的啟發(fā)是多方面的。把服務(wù)于本地的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展作為立足點(diǎn)，關(guān)注本地特有的文化背景知識(shí)，從語(yǔ)文學(xué)科的需要出發(fā)，有效整合多學(xué)科的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行語(yǔ)文課程資源開(kāi)發(fā)，就有可能有效解決當(dāng)前語(yǔ)文課程實(shí)施中的經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化傾向，走上促進(jìn)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)：

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[2]羅吉華經(jīng)濟(jì)文化類(lèi)型理論與民族地區(qū)地方性校本課程的建構(gòu)[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）：12

[3]林耀華民族學(xué)研究[M].北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1985：104-142

激光原理論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：三維激光掃描 點(diǎn)云 數(shù)據(jù)處理 三維建模

中圖分類(lèi)號(hào)：P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）01-0085-02

1 概述

三維激光掃描技術(shù)又稱(chēng)作高清晰測(cè)量（High Definition Surveying，簡(jiǎn)稱(chēng)HDS），它是利用激光測(cè)距的原理，通過(guò)記錄被測(cè)物體表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息、反射率、紋理等信息，將被測(cè)實(shí)體和場(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)完整地采集到電腦中，進(jìn)而快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)三維模型及線(xiàn)、面、體等圖件數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古敖侖花銅鉬礦露天采場(chǎng)，面積約1平方公里，掃描區(qū)域如圖1。作業(yè)要求：全野外三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、填挖方量計(jì)算、1：2000地形圖、建立三維模型、生成三維視頻。

2 三維激光掃描系統(tǒng)的原理

脈沖式三維激光掃描儀工作原理是激光器發(fā)射出單點(diǎn)的激光，通過(guò)記錄激光的回波信號(hào)，計(jì)算激光的飛行時(shí)間，來(lái)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與掃描儀之間的距離。這樣連續(xù)地對(duì)空間以一定的取樣密度進(jìn)行掃描測(cè)量，就能得到被測(cè)物體的密集的三維彩色散點(diǎn)數(shù)據(jù)，稱(chēng)作點(diǎn)云。三維激光掃描儀通過(guò)脈沖測(cè)距法獲得測(cè)距觀測(cè)值S，精密時(shí)鐘編碼器同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測(cè)值α和縱向掃描角度觀測(cè)值θ。三維激光掃描一般使用儀器內(nèi)部坐標(biāo)系統(tǒng)，X軸在橫向掃描面內(nèi)，Y軸在橫向掃描面內(nèi)與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直，由此可得點(diǎn)云坐標(biāo)（XS，YS，ZS）的計(jì)算公式，如圖2、3所示。

3 儀器介紹

本項(xiàng)目點(diǎn)云采集三維激光掃描儀，圖4。

此儀器是當(dāng)今最先進(jìn)的三維激光掃描系統(tǒng)之一，它是一種高速脈沖式掃描儀，特點(diǎn)如下：

（1）完全的視場(chǎng)角：掃描視場(chǎng)角為水平360°，垂直270°，可獲取頂部，垂直方向、水平方向和水平方向以下區(qū)域的數(shù)據(jù)；（2）測(cè)量級(jí)精度的雙軸補(bǔ)償器：可架設(shè)在已知點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、可輸入點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)放樣、精度1”，補(bǔ)償范圍+/-5’；（3）基于標(biāo)準(zhǔn)反射率表面工作距離：300m-90%反射率；134m-18%反射率；（4）高速掃描：掃描速度可達(dá)50000點(diǎn)/秒；發(fā)射的光斑大小為50m處恒定3mm，大大提高了掃描的速度和精度。（5）測(cè)量級(jí)精度如表1。

4 Scanstation2外業(yè)三維數(shù)據(jù)掃描

三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，關(guān)鍵步驟如下：

4.1 外業(yè)踏勘

首先，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘、制作掃描規(guī)劃草圖，規(guī)劃的內(nèi)容包括：外業(yè)操作人員、掃描區(qū)域和時(shí)間、站點(diǎn)設(shè)置、標(biāo)靶位置等。其次，科學(xué)設(shè)站，在保證儀器發(fā)揮最大功效的同時(shí)，應(yīng)避免重復(fù)掃描，另外，后期如進(jìn)行標(biāo)靶拼接，一定要設(shè)計(jì)好下一站標(biāo)靶的位置以確保兩站標(biāo)靶通視，如進(jìn)行點(diǎn)云拼接，設(shè)站要盡量采集到較多的特征點(diǎn)。最后，標(biāo)靶設(shè)置要規(guī)范，標(biāo)靶擺設(shè)要穩(wěn)固，盡量不要共線(xiàn)，同時(shí)標(biāo)靶的位置最好設(shè)置在兩站公共空間的最大距離處，以保證拼接精度。

4.2 外業(yè)掃描

外業(yè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)掃描，主要步驟如下：（1）連接掃描儀和電腦，設(shè)置IP地址；（2）添加數(shù)據(jù)庫(kù)，確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置；（3）添加掃描儀，設(shè)置掃描儀參數(shù)，主要包括：照片曝光率、掃描范圍、點(diǎn)云間隔密度等；（4）選擇掃描數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置并連接掃描儀；（5）三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)及標(biāo)靶掃描。

5 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

在Cyclone系統(tǒng)軟件內(nèi)進(jìn)行，步驟如下：

5.1 剔除噪音點(diǎn)

在掃描過(guò)程中，由于受掃描系統(tǒng)本身的系統(tǒng)誤差，如數(shù)據(jù)采集時(shí)激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)引起的抖動(dòng)、在掃描過(guò)程中雜散光和被測(cè)物體表面粗糙程度、波紋、表面材質(zhì)等因素及外界環(huán)境影響，會(huì)產(chǎn)生不屬于掃描實(shí)體本身的冗余數(shù)據(jù)，稱(chēng)為噪音點(diǎn)，如圖5，6，為了保證數(shù)據(jù)計(jì)算及模型的精度，在數(shù)據(jù)拼接之前需進(jìn)行噪音點(diǎn)剔除。

5.2 點(diǎn)云拼接

每站掃描的數(shù)據(jù)都是獨(dú)立的自由坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)系原點(diǎn)為掃描儀鏡頭，其X方向?yàn)閽呙鑳x開(kāi)機(jī)時(shí)的鏡頭朝向。因此為了統(tǒng)一坐標(biāo)系，需將各站數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。拼接的思路是先將每天各測(cè)站的數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)整體，然后將各天的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。

（1）點(diǎn)云拼接原理：外業(yè)掃描時(shí)用全站儀測(cè)得標(biāo)靶的真實(shí)三維坐標(biāo)，各測(cè)站掃描時(shí)均兩兩包含三個(gè)以上不共線(xiàn)同名標(biāo)靶，利用各測(cè)站間的同名點(diǎn)將各測(cè)站數(shù)據(jù)拼接在一起。

（2）點(diǎn)云拼接方法：共有四種方法：在已知點(diǎn)上設(shè)測(cè)站掃描（即坐標(biāo)拼接）、使用標(biāo)靶將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系中（即標(biāo)靶拼接）、用點(diǎn)云匹配的方法將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系中（即特征點(diǎn)云拼接）、綜合使用上述三種方法。

第一種方法屬于直接法地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法一樣，首先進(jìn)行控制測(cè)量，獲得控制點(diǎn)坐標(biāo)，掃描時(shí)在已知點(diǎn)上設(shè)站，掃描相當(dāng)于碎部測(cè)量。第二和第三種方法屬于間接法的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。首先用至少三個(gè)公共點(diǎn)來(lái)將相鄰測(cè)站的點(diǎn)云進(jìn)行拼接，公共點(diǎn)可以是專(zhuān)用標(biāo)靶或特征點(diǎn)（如窗戶(hù)的邊角、房角等）。

5.3 點(diǎn)云建模

建模的過(guò)程是在Cyclone軟件下利用海量點(diǎn)云進(jìn)行精確計(jì)算、擬合幾何物體的形狀，精確表現(xiàn)掃描物體。礦區(qū)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖7。

點(diǎn)云經(jīng)過(guò)剔除噪音點(diǎn)、拼接、構(gòu)建TIN三角網(wǎng)，生成Mesh三維模型。如圖8所示。

5.4 成果輸出

（1）地形圖制作：在Cyclone下利用Mesh三維模型自動(dòng)生成等高線(xiàn)如圖9，將點(diǎn)云與等高線(xiàn)導(dǎo)出，在CAD中制作1：2000地形圖。

（2）填挖方量計(jì)算：項(xiàng)目采用了兩種計(jì)算方法，一是利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)，用方格網(wǎng)法計(jì)算；二是在Mesh模型中選定參考面，設(shè)置取樣間隔，計(jì)算土方量，如圖10所示。

在Cyclone系統(tǒng)里，應(yīng)用Mesh三維模型計(jì)算時(shí)，取樣間隔的數(shù)值可以設(shè)置成0.01至1米之間，均可保證土方量計(jì)算又快又準(zhǔn)，但如采用傳統(tǒng)的方格網(wǎng)法計(jì)算，取樣間隔即使設(shè)置到1米，也是相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采用世界先進(jìn)的三維激光掃描系統(tǒng)采集三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在Cyclone系統(tǒng)里進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模型制作，采用兩種方法計(jì)算土方量，通過(guò)與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，得出以下結(jié)論：

（1）數(shù)據(jù)采集速度快，ScanStation2的掃描速度是50000點(diǎn)/秒，短時(shí)間就可完成大區(qū)域面積內(nèi)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集，既節(jié)約成本又提高了工作效率；（2）激光三維掃描，不需要接觸被測(cè)物體，且是根據(jù)物體的反射率和材質(zhì)來(lái)采集數(shù)據(jù)信息，可進(jìn)行全天候掃描；（3）點(diǎn)云數(shù)據(jù)完整精確，在軟件下可進(jìn)行多視角、三維可視化漫游瀏覽，方便、直觀；（4）三維激光掃描儀獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息量豐富，既包含被測(cè)物體X，Y，Z坐標(biāo)信息，還包括RGB顏色及反射率信息，后期對(duì)矢量數(shù)據(jù)可進(jìn)行深挖掘及研究應(yīng)用，一舉多得；（5）應(yīng)用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以提取任何線(xiàn)性特征，可以出任意比例的二維圖，也可以在圖上量取任何想要得到的信息，在保證高精度的同時(shí)還大大提高了生產(chǎn)效率，這是目前現(xiàn)有的方法中所不能比擬的。

參考文獻(xiàn)

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[2]李清泉.三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、建模與可視化[M].武漢大學(xué)出版社，2003年.

[3]田慶.地面激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的分割與輪廓線(xiàn)提取[C].北京建工大學(xué)碩士論文，2008年.

激光原理論文范文第3篇

論文關(guān)鍵詞：“透鏡對(duì)光的作用”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

 

“透鏡對(duì)光的作用”實(shí)驗(yàn)是人教版八年級(jí)物理上冊(cè)第三章第一節(jié)的一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn)，它是學(xué)好本章的基礎(chǔ)，所以做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)尤為關(guān)鍵。

對(duì)原實(shí)驗(yàn)的分析：

現(xiàn)在課本上主要采用兩種演示方法：一種是用當(dāng)下流行的激光筆來(lái)做（圖1），光路比較清晰，效果明顯，但展現(xiàn)給學(xué)生的只是一個(gè)平面的光路，缺乏立體感。另外一種演示方法是利用太陽(yáng)光（圖2），這種方法操作簡(jiǎn)單、喜聞樂(lè)見(jiàn)，但它不能清晰地將光的傳播路徑展現(xiàn)出來(lái)，尤其是當(dāng)太陽(yáng)光穿過(guò)凹透鏡時(shí)，紙面上的光斑非常微弱，不便觀察，實(shí)驗(yàn)效果比較差。

對(duì)原實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)：

實(shí)驗(yàn)器材：大小薄壁燒杯各一個(gè)、禪香、鐵絲支架、火機(jī)、凸透鏡、凹透鏡（凸透鏡和凹透鏡的直徑比小燒杯的直徑略小）、手電筒

實(shí)驗(yàn)原理：巧設(shè)煙霧，利用煙塵微粒對(duì)光的漫反射來(lái)顯示光通過(guò)的路徑。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

1.取干凈的薄壁燒杯大小各一個(gè)，倒扣疊放在一起，分別用支架將點(diǎn)燃的禪香放入大小燒杯中各三根初中物理論文，如果煙霧產(chǎn)生太慢，還可以再加幾根，等燒杯中充滿(mǎn)煙霧時(shí)，將兩燒杯中的禪香取出論文的格式。

2.用手電筒通過(guò)杯底自上向下照射，調(diào)節(jié)手電筒的聚光圈，使通過(guò)煙霧的光成粗細(xì)均勻的柱形光束（圖3）。

3.抬起小燒杯，在大燒杯的底部放上凸透鏡，用手電筒通過(guò)杯底自上向下照射，這是可以清晰的觀察到小燒杯里的光束沒(méi)有發(fā)生改變，而大燒杯中的光路卻向中間發(fā)生了偏折，證明凸透鏡對(duì)光線(xiàn)具有會(huì)聚作用（圖4）。

4.用同樣的方法，可以看到當(dāng)大燒杯的底部換成凹透鏡時(shí)，大燒杯中的光路向兩側(cè)發(fā)生了偏折，證明凹透鏡對(duì)光線(xiàn)具有發(fā)散作用（圖5）。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

1.燒杯和煙霧的設(shè)置將光的傳播路徑清晰地展現(xiàn)出來(lái)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)變得更加合理、完整。

激光原理論文范文第4篇

論文摘 要：回顧了全息術(shù)的歷史，闡述了全息術(shù)的基本原理，然后介紹了全息術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用及其發(fā)展方向。

我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同，光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱)，位相(同相面形狀)和波長(zhǎng)(顏色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三維像，這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來(lái)取得了很大的進(jìn)展，已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。

1 全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來(lái)是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見(jiàn)光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特點(diǎn)：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱(chēng)為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開(kāi)，另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量，其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱(chēng)為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問(wèn)題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測(cè)、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開(kāi)始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過(guò)程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來(lái)了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過(guò)頭來(lái)繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2 全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無(wú)透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過(guò)程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱(chēng)為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說(shuō)，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說(shuō)強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒(méi)有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來(lái)的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過(guò)全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場(chǎng)。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級(jí)衍射波)，物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測(cè)物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長(zhǎng)有關(guān)，用不同波長(zhǎng)的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。

3 全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過(guò)60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線(xiàn)性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場(chǎng)，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說(shuō)明其發(fā)展方向。

3.1 全息存儲(chǔ)

全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來(lái)，它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來(lái)，也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來(lái)。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無(wú)機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，原因是：

(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢(shì)。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性，存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。

(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)可包含達(dá)1Mbit的信息，寫(xiě)人一頁(yè)的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤(pán)的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國(guó)加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無(wú)顯著下降。 1999年美國(guó)加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國(guó)政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA )、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國(guó)國(guó)家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川，投資約7000萬(wàn)美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開(kāi)發(fā)出具有容量為1T bit數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫(xiě)人或重復(fù)寫(xiě)人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來(lái)，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測(cè)器等核心元器件，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問(wèn)題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無(wú)疑，這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門(mén)課題。

3.2 顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來(lái)制作各種類(lèi)型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類(lèi)型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線(xiàn)照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫(huà)片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國(guó)際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類(lèi)：第一類(lèi)是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開(kāi)窗法。第二類(lèi)是S.A. Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《Applied Optics》和《Optics Letters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國(guó)全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《Holography News》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來(lái)看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒(méi)有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。

近年來(lái)，顯示全息技術(shù)掀起一場(chǎng)數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開(kāi)辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場(chǎng)、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來(lái)開(kāi)發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3 模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過(guò)印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場(chǎng)。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無(wú)論在高檔商品促銷(xiāo)、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書(shū)、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國(guó)斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國(guó)內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線(xiàn)。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國(guó)模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視：首先是開(kāi)拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開(kāi)發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4 全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測(cè)量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無(wú)損測(cè)量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測(cè)量形狀比較簡(jiǎn)單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為光波波長(zhǎng)λ的數(shù)量級(jí)。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長(zhǎng)干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開(kāi)辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測(cè)量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國(guó)等西方先進(jìn)國(guó)家已產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過(guò)鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過(guò)近幾年的開(kāi)發(fā)和研制，我國(guó)在全息干涉計(jì)量測(cè)試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測(cè)試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測(cè)量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線(xiàn)激光全息探測(cè)儀；

(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)；

激光原理論文范文第5篇

論文摘要摘要：回顧了全息術(shù)的歷史，闡述了全息術(shù)的基本原理，然后介紹了全息術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用及其發(fā)展方向。

我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同，光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱)，位相(同相面外形)和波長(zhǎng)(顏色)。假如能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三維像，這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來(lái)取得了很大的進(jìn)展，已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)探究和工業(yè)生產(chǎn)中。

1全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來(lái)是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見(jiàn)光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特征摘要：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱(chēng)為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重新問(wèn)題，一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開(kāi)，另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的新問(wèn)題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光和物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量，其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱(chēng)為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的新問(wèn)題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測(cè)、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開(kāi)始致力于探究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如摘要：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過(guò)程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來(lái)了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過(guò)頭來(lái)繼續(xù)探索白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2全息術(shù)的基本原理和特征

全息術(shù)是一種“無(wú)透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過(guò)程分全息記錄和再現(xiàn)兩步摘要：第一步稱(chēng)為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括外形、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說(shuō)，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說(shuō)強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒(méi)有參考光波，或者它和物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來(lái)的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過(guò)全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場(chǎng)。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級(jí)衍射波)，物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測(cè)物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特征摘要：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光和參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣呛筒ㄩL(zhǎng)有關(guān)，用不同波長(zhǎng)的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。

3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過(guò)60年的發(fā)展，已和計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線(xiàn)性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場(chǎng)，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說(shuō)明其發(fā)展方向。

3.1全息存儲(chǔ)

全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來(lái)，它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來(lái)，也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來(lái)。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無(wú)機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，原因是摘要：

(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢(shì)。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2；假如用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性，存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。

(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特征，每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)可包含達(dá)1Mbit的信息，寫(xiě)人一頁(yè)的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤(pán)的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)探究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在摘要：

(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國(guó)加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個(gè)探究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無(wú)顯著下降。1999年美國(guó)加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國(guó)政府高級(jí)探究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden探究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國(guó)國(guó)家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川，投資約7000萬(wàn)美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開(kāi)發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫(xiě)人或重復(fù)寫(xiě)人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的探究在法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來(lái)，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測(cè)器等核心元器件，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命新問(wèn)題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce摘要：Fe摘要：LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)探究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無(wú)疑，這將成為全息存儲(chǔ)界探究的熱門(mén)課題。

3.2顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來(lái)制作各種類(lèi)型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類(lèi)型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線(xiàn)照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫(huà)片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國(guó)際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類(lèi)摘要：第一類(lèi)是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開(kāi)窗法。第二類(lèi)是S.A.Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些探究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有有關(guān)這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國(guó)全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來(lái)看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在摘要：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒(méi)有獲得非凡有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息探究的幾個(gè)熱點(diǎn)。

近年來(lái)，顯示全息技術(shù)掀起一場(chǎng)數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開(kāi)辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場(chǎng)、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來(lái)開(kāi)發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過(guò)印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場(chǎng)。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段摘要：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為平安防偽首當(dāng)其沖，是平安防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、輕易驗(yàn)證等特征，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)和藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無(wú)論在高檔商品促銷(xiāo)、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書(shū)、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破摘要：美國(guó)斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國(guó)內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線(xiàn)。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國(guó)模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視摘要：首先是開(kāi)拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開(kāi)發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測(cè)量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無(wú)損測(cè)量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測(cè)量外形比較簡(jiǎn)單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意外形、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為光波波長(zhǎng)λ的數(shù)量級(jí)。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長(zhǎng)干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開(kāi)辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測(cè)量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國(guó)等西方先進(jìn)國(guó)家已產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的探究項(xiàng)目通過(guò)鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過(guò)近幾年的開(kāi)發(fā)和研制，我國(guó)在全息干涉計(jì)量測(cè)試設(shè)備方面主要發(fā)展有摘要：

(1)用于測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測(cè)試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測(cè)量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線(xiàn)激光全息探測(cè)儀；

(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)；