资源描述：
《实验六 全息技术new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验六全息技术引言1948年,伽柏(D.Gabor)提出了一种新的照相技术，记录的不是物体的影像，而是物体上各点光的完全信息——振幅和相位，从而称之为全息技术。由于初期采用的同轴方法和条件上的困难，在最早的十多年间全息技术的发展非常缓慢。1960年激光问世以后，这一领域重新活跃起来。1962年，利思（E.N.Leith）等人利用激光做光源，并采用离轴方法，成功地进行了三维物体的记录和再现，为现代全息技术的发展开辟了新的途径。1971年，伽柏因全息技术的发明荣获了诺贝尔物理奖。现在，全息技术已成为一门很有前景的新学
2、科，在许多方面已获得实际应用，全息技术的产品也越来越多地走向市场，而且这种新技术仍以极大的魅力吸引着众多的科技工作者致力研究，不断涌现出新的成果。本实验的目的，在要让读者了解全息照相的基本原理和实验方法，通过摄制全息图引起读者对这一领域的兴趣和关注。实验目的1.了解激光全息照相的基本原理。2.学习拍摄静态全息照相的技术。3.了解再现全息物象的方法。实验原理全息技术，是一种二步成像的照相技术。如图3—2—1（a）所示，将物体O的光波波面记录在光敏材料H上，记录的结果称全息图，然后如图3—2—1（b）所示，按一定条件
3、用光照射这全息图，原先被记录的物体光波波面，就会在全息图H的右方再现出来。这时，H左面的物体以及物体至全息图之间的光波面并不存在，但是H右方的“再现”波面，却和物体在原位发出的完全相同，这就相当于在“物”的原位再现了完全相同的三维“像”。物体光波波面的记录⑴物体光波与参考光波的干涉如图3-2-1（a），物体O漫反射的光和参考光源R的光是相干光，它们在xy平面上的振幅分别为a0(x,y),ar(x,y),相位分布为ø0(x,y).ør(x,y),也就是,复振幅分布为A0=A0(x,y)=a0(x,y)exp[iø0
4、(x,y)].Ar=Ar(x,y)=ar(x,y)exp[iør(x,y)].叠加后的合振幅分布为A=A(x,y)=A0(x,y)+Ar(x,y),合振动的强度分布为I=I(x,y)=
5、A(x,y)
6、2=AA*,式中的*表示共轭复数,所以I(x,y)=A0A0*+ArAr*+A0*Ar+A0Ar*.(3—2--1)为了便于分析，这强度分布改写为I(x,y)=a02+ar2+2a0arcos(ø0-ør).(3—2--2)由式(3—2--2)各项看出：a02+ar2是xy平面上的平均光强。是“直流”项；2a0arc
7、os(ø0-ør)是随坐标变化的波动项，是信息项，它包含了O光和R光的振幅信息和位相信息，它使光强度在xy平面上按坐标周期性地变化，即形成干涉条纹。当点物和点参考源位于无限远，即物光和参考光为平行光时，干涉条纹最简单，xy平面上光强的空间频率（某一物理量在单位长度上的周期数叫做它的空间频率）是单一方向的单一值。设二平面波对称入射，波长为λ，夹角为θ，则xy平面上光强的空间频率N为N=[2sin(θ/2)]/λ.（3—2--3）当物体有一定大小时，干涉条纹非常复杂，它是一系列强度不同、空间频率不大小和方向也不同的干
8、涉条纹的叠加。从而构成一个空间频率谱,简称频谱。如果用光敏材料把上述光强分布线性地记录下来，这就记录了O光和R光的振幅和位相分布。（2）记录材料有多种记录介质，银盐乳胶干版仍是最常用的记录材料。负性干版的感光特性如图3-2-2所示。图中横坐标E是曝光量，纵坐标T是振幅透过率。曲线可以这样去测定：用一束强度恒定的光，按不同的时间，如1秒、2秒、4秒、、、、、、对干版不同的位置曝光，各相对曝光量E就是1、2、4、、、、、、干版经显、定影等处理后，再用一束强度稳定的光来测试透光情况，透过的光强可用光电池检测，通常光电流
9、和光强成正比，设与入射光强和透射光强对应的光电流为i0和I，则光强透过率为i/i0。如果干版只会改变透射光的强度而不会影响光的位相，由于光强和振幅的平方成正比，所以振幅透过率T=（i/i0）1/2。对原先曝光过的各个位置逐一测试后，就可以描出曲线。从曲线可以看出，在E不大的那一小段，可用方程T=T0+kE(3—2--4)近似表示。式中T0、k是常数，k<0是负片。可见，振幅透过率和曝光量，在一定范围内存在线性关系。（3）记录全息图将上述干版H放在xy平面处,让它感光适当,即工作在线性区,经显影定影处理后,xy平面
10、上的光强分布I(x,y)就转换成了干涉了干版上的振幅透过率分布T(x,y).这样就完成了物体光波波面的记录,得到了物体的全息图.将式(3—2--1)中的I代替式(3-2-4)中的E,整理后可得全息图的振幅透过率分布为T(x,y)=[T0+k
11、A0
12、2+k
13、Ar
14、2]+kA0Ar*+kA0*Ar.(3-2-5)但也可改写为T(x,y)=[T0+ka02+kar2]+2ka0
