安禹贤全息实验设计

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1、贵州民族学院《激光原理及应用》课程论文（设计）《全息照相实验设计》学院贵州民族学院专业光信息科学与技术班级09光信息姓名安禹贤学号200907040002指导教师葛一凡2011-12-15全息照相实验设计安禹贤摘要：全息照相是一种记录被摄物体反射或透射光波中全部信息如振幅、相位的照相技术，而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建，仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片，可以看到被拍摄的物体的不同的角度，因此记录得到的像可以使人产生立体视觉，基本原理就是以光波的干涉和衍射为基础，全息图记录了物光波的全部信息,再现时可看到一个逼真的三维

2、图象,立体感强。关键字：衍射干涉全息照相设计目的（1）理解全息照相的原理和特点；（2）体验全息照相的拍摄步骤（3）观察再现全息图；（4）了解全息照相的发展过程及应用；设计仪器分束键;扩束键;反射键;被摄物;He-Ne激光器;曝光定时器;全息干版原理涉与衍射在一个或者多个波前叠加的时候会出现干涉现象。而在一个波前接触到一个物体的时候就会产生衍射。全息摄影重建的过程在下面完全是用干涉和折射进行了解释。这个解释有所简化，但是足以理解全息摄影过程的工作原理了。1．干涉全息照相的记录照相是将物体上各点发出或反射的光记录在感光材料上。由光的波动理论知道，光波是电磁

3、波。一列单色波可表示为：式中，A为振幅，ω为圆频率，λ为波长，为波源的初相值。一个实际物体发射或反射的光波比较复杂，但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加：因此，任何一定频率的光波都包含着振幅（A）和位相两大信息。光在传播过程中，借助于它们的频率、振幅和位相来区别物体的颜色（频率）、明暗（振幅平方）、形状和远近（位相）。、1.He-Ne激光器；2.分光束；3、8.反光键；4、7.扩束键；9定时曝光器图1全息照相光路路拍摄全息照片的光路如图1所示，相干性极好的氦氖激光器发出激光束，经分束镜被分成两束光，透射的一束光经反射镜(3)和扩束镜射向被摄

4、物体上。再经物体表面漫反射后到达全息干版上，这束光称为物光；反射的一束光经反射镜(8)和扩束镜直接均匀地射向全息干版上，这束光称为参考光。参考光和物光在全息干版上叠加便产生了干涉现象，在这种干涉场中的全息干版经曝光、显影和定影等处理，就将被摄物体的全部信息——振幅和相位的分布状况以干涉条纹的形式全部记录下来。所得到的全息图显然是一组复杂而不规则的干涉图样。2．衍射全息照相的再现由于全息干版上记录的并不是物体的几何图样，因而直接观察只能看到许多明暗不同的条纹、小环和斑点等干涉图样，要看到原来物体的像，必须使全息图再现原来物体发出的光波，这个过程就称全息图

5、的再现过程，它所利用的是光栅衍射原理。图2全息图的再现再现过程的观察光路如图2所示，一束从特定方向或与原来参考光方向相同的激光束(通常称为再现光)照射全息图，全息图上每一组干涉条纹相当于一个复杂的光栅，按光栅衍射原理，再现光将发生衍射，其+1级衍射光是发散光，与物体在原来位置时发出的光波完全一样，将形成一个虚像，与原物体完全相同，称为真像；-1级衍射光是会聚光，将形成一个共轭实像；称为膺像。当沿着衍射方向透过全息图朝原来被摄物的方位观察时，就可以看到那个逼真的三维立体图像(虚像)。。特点把感光材料所不能“感受”的相位分布,利用光的干涉现象,使之转化为底

6、片能记录的光强分布。把来自物体的光波称为物光(A光),再引入一束与之相干的参考光(B光),让参考光和物光同时照在底片上。在底片上的各点处,B光相位都相同,而A光的相位不相同,从而A光与B光在各处的相位差也不同,经干涉后各处的条纹亮暗程度就不同。这样底片就可以在记录下物光振幅分布的同时,也记录下了其相位分布,即记录下了物光的全部信息,这就是全息照相的重要物理思想。本实验就是从实践上实现这一物理思想的。步骤(1)实验前的准备1选择远离振源、振动较小的房间为实验室,以砖石水泥做一个实验台,并放上防振材料和全息台面。其后,用迈克尔逊干涉仪检查台面稳定性,以干涉

7、图样稳定为合格。2全息照相包括拍摄全息图和再现物象两个过程。要成功地拍摄一张精细条纹的全息照片,要求有相干性较好的He-Ne激光器作光源,视拍摄物的大小以及拍摄爆光时间的长短来选择激光光源功率大小。3一般全息图的记录介质是采用感光乳胶,它通过受光乳胶的黑度来记录光强的强弱,故要采用性能良好的感光材料作记录介质,其分辨率1000条mm或1600条mm的银酸锂单晶感光材料作记录介质。4设备比较完善的冲洗像暗房。5根据课程要求确定实验内容,除实验室的特殊要求外,一般基本实验内容是利用反射全息照相拍摄实物的全息图片和观察全息图的再现象。(2)拍摄全息图片1.选

8、择合适的光路图。按全息图的结构和观察方式分类,可以分为透射全息图和反射全息图。透射全息图是指拍