2015国际光年：盘点诺贝尔奖里的光学

制作全息图时，需要两束激光，一束激光照射在物体上，经物体表面反射而成，另一束激光为参考光。与水波接触相类似的是，它们在空间相遇时也会发生叠加，形成明亮和黑暗相间的条纹，而物体上各点的位置信息就编码在这些条纹中。

将全息底板放置在两束光相遇的位置，捕捉这些条纹。再把拍好后的全息底板经过一系列的处理，我们就完成了全息图的记录。

借助激光器产生的参考光照射全息图，便可以再次创造出物光，仿佛全息图中真的弹出了物体的三维像一般。

想象着在不远的将来，随着全息技术的不断发展，电影能够摆脱荧幕和3D眼镜的束缚，在空中上演；建筑师们能够在拟真建筑里随意走动，客户也能同步地观看解说；千里之外的医生可以检查病患的身体状况。相信那一天并不遥远！

1908年诺贝尔物理学奖

干涉彩色摄影——记录色彩缤纷

1908年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家加布里埃尔·李普曼，他发明的干涉彩色摄影技术让照片完美再现色彩，引起了巨大轰动。

当时的相机使用胶片记录灰度影像，原理很简单，胶片含有一种炫酷的感光物质——卤化银，它遇光发生化学反应，变成黑色的银颗粒。光越强，银颗粒越多，就这样记录了投射在胶片上的影像。

世界色彩缤纷，人们怎能甘心只记录黑白？当时大多数人选择使用彩色玻璃或者彩色颗粒为相片附加颜色，但获得的照片不是缺少细节就是颜色失真，效果不甚理想。而加布里埃尔·李普曼另辟蹊径，对黑白胶片做了小小的处理，就达到了惊艳的效果。

他是怎么做到的？由于不同颜色的光具有不同的波长，胶片记住光的波长，就能把色彩留在上面。为了让胶片不失忆，李普曼在胶片背面涂了一层水银作为镜面。水银镜面有什么神奇的效果？举个例子，这是蓝光波长，蓝光穿过感光层后在水银上反射回来，入射光与水银反射的光发生“干涉现象”，在胶片中形成间隔为半个波长的干涉条纹。这些条纹留下了蓝光的特征，当用白光照射胶片时，它们就像一个筛子，将其他颜色的光线筛掉，只反射蓝色光线。胶片上的每一点都只反射那些记录的颜色，这样，一张彩色照片就华丽诞生了。

1901年诺贝尔物理学奖

X射线——肉眼看不见的世界

1901年，世界上第一枚诺贝尔物理学奖奖牌，授予了德国物理学家威廉·伦琴，奖励他发现了X射线。

1895年11月8日，伦琴用黑纸包住放电管，准备进行阴极射线的研究。一个奇怪的现象却吸引了他的注意：在距离放电管一米处，镀有亚铂氰化钡晶体的荧光屏上出现了一道绿光。阴极射线的传输距离明明不超过数厘米，那这道绿光是什么？伦琴把这未知的射线叫做X射线。实验发现，X射线可以穿透几厘米的硬橡胶皮，15微米的铝板。利用X射线的特性，伦琴为夫人拍摄了世界上第一张X射线照片，照片中夫人的手骨和他们的结婚戒指都清晰可见。

X射线和可见光都是电磁波，但它的波长仅为0.01到10纳米。X-CT能快速、准确地检查病情；X-刀能精确地消除肿瘤；X射线晶体衍射已经成为了解原子世界的利器；它还被用于金属探伤、测量金属的厚度等等。其实，每次出入站安检时，你的行李都在和它亲密接触呢。当然，X射线在造福人类的同时，也会给我们带来困扰。过量的X射线照射会引起白血病、癌症等疾病，所以在使用X射线时要做好防护。

事实上，与光学研究有关的诺贝尔奖，远不止我们上面所列的这五项，与光学有关的科学技术，已经深刻地改变了我们的生活。