解决方案
1947年,电子显微镜陷入困境:电子透镜的球面像差使分辨率被限制在约5 Å,加博计算出,要把分辨率提高一位小数,就意味着要把物镜校正到四位小数——"一项实际上毫无希望的任务"。他在拉格比的英国汤姆森-休斯顿研究实验室工作,转而从信息问题入手,而不是从玻璃问题入手。
他1948年发表在《自然》上的论文《一种新的显微原理》提出把图像拍两次:先记录物波与相干背景波形成的干涉图样,从而同时捕获相位和强度;然后让光穿过该记录,以光学方式重建波前,在成像步骤中不经过任何透镜。
问题在于,1948年尚不存在足够相干的源,因此全息术一直只是实验室里的奇趣,直到1960年激光问世——随后它迅速扩展到显微术、数据存储、干涉测量以及钞票上的防伪箔。
它取得了什么
跳过透镜:记录波,重建图像
为何奏效
它绕开了限制性元件本身,而不是去改进它,从而攻克了一个四次方根形式的物理极限。
相位——每个探测器都丢弃的信息——成了值得记录的东西。
记录与重建在时间上解耦,因此后来的一项发明(激光)升级了已经设计好的系统。
同样的"现在存储、以后重建"逻辑,正是现代计算成像的基础。
可以应用什么
当一个元件触及硬性物理极限时,不要再改进它,而是捕获它丢弃的信息——重建可以推迟到更晚、更好的阶段。
后续
加博因这项发明获得1971年诺贝尔物理学奖,此时激光已使全息术变得实用。全息技术扩展到无损检测、显示器、防伪箔和数据存储,而波前记录原理又在无透镜显微术和计算摄影中重新出现。
从这里,追溯依据
参考来源
- A New Microscopic Principle Nature · doi.org ·
- Dennis Gabor – Nobel Lecture: Holography, 1948-1971 Nobel Prize · nobelprize.org ·