物理实验研究性报告

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1、全息照相和全息干涉法的应用及其改进物理实验研究型报告全息照相和全息干涉法的应用及其改进院系名称电子信息工程学院作者姓名龚小川学号390226222011年5月全息照相和全息干涉法的应用及其改进摘要本实验以“全息照相和全息干涉法的应用”实验为研究对象。此实验利用光的干涉，以激光作光源，通过全息记录和再现过程实现照相功能。它的主要特点是能够同时记录光波的振幅和位相信息，在各领域中具有很大的优越性，应用前景十分广阔。此报告主要对实验原理、过程以及数据计算做了详细分析，并且提出了部分改进方案。在末尾处附上了一些自己的总结体会，同时对北航物理实验课程做了部分评价和

2、建议。关键字：全息照相杨氏模量二次曝光法全息照相和全息干涉法的应用及其改进一、实验目的1.了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相和透射式全息照相的基本技术和方法。2.掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能。3.学习用二次曝光法进行全息干涉计量，并以此测定铝板的弹性模量。4.通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基本知识。二、实验原理1、全息照相全息照相所记录的和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。而感光乳胶和一切光敏元件都是只对光强敏感，不能直接记录位相，必须借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光的干涉条纹，间接记录下物光的

3、振幅和位相信息。全息照相分为透射式全息和反射式全息。若物光与参考光在记录介质的两侧，则为反射全息；若物光和参考光位于记录介质的同侧，则为透射全息。（1）透射全息的记录将感光板垂直于纸面放置，两束相干平行光o，r入射到感光板上，它们与感光板法向夹角分别为和，并且o光中两条光线1、2与r光中两条光线1`、2`在A、O两点相遇并相干，于是在垂直纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，并设A、O两点为相邻的明条纹，则通过计算可得：d=而在通常的全息照相中，物光和参考光均为发散球面波，将感光板置于OXY平面。设物光球面波的源点o和参考光球面波的源点r均处于OXZ平面

4、内。两束平行光在感光板上相遇而发生干涉，形成与Y轴平行的间距为d的明暗相间的条纹。则由前面讨论可以得到：d=（2）透射全息的再现全息图是以干涉条纹的形成记录的物光波，相当于一块有复杂光栅结构的衍射屏，必须用参考光照射才能在光栅的衍射光波中得到原来的物光，从而使物体得到再现。2、反射式全息照相反射式全息照相用相干光记录全息图时，物光和参考光从底片的正反两面分别引入而在全息照相和全息干涉法的应用及其改进底片介质中形成驻波，在平面乳胶面中形成平行于乳胶面的多层干涉面。由于物光和参考光之间夹角接近于180度，故相邻两干涉面之间的距离近似为d==再现光在这三维物体

5、上的衍射极大值必须满足下列条件：①光从衍射面上反射时，反射角等于入射角。②相邻两干涉层的反射光之间的光程差必须是。3、两次曝光法测定金属板的弹性模量实验光路如右图所示，L为扩束镜。M1、M2为平面镜，H为干板，P为铝板，G为加力装置。干板的胶面朝向铝板。激光束经过扩束镜L后，照射在干板上，即为参考光；激光透过干板以后，照射在铝板上，并由铝板反射，再次照向干板，即为物光。首先在悬梁臂尚未受力时作第一次曝光，然后通过加力装置对梁的自由端加力进行第二次曝光，再现时间时复现悬臂梁两个状态下的物光波前，在这两个波前发生干涉，形成一簇等光程差的干涉条纹。可以根据干涉

6、条纹计算出梁在不同位置处的位移量。假设在梁上有任意一点A，当梁受力后，A发生位移，位移方向垂直于梁表面，并由A点移到A`点，位移量dy，假设照相时入射光的方向与位移方向的夹角为。反射光的方向与位移方向的夹角，那么A点与A`点发出光波之间的光程差为dy（)。根据下列条件：①②共同推得全息照相和全息干涉法的应用及其改进三、实验仪器氢氖激光器及电源1套，分束镜1块，平面镜3块，被摄物1个，砝码加载器及待测铝板1套，载物台1个，底板架1个，扩束镜2块，透镜1块，白屏1块，纯净水，质量分数分别为40%，60%，80%，100%的异丙醇溶液适量，竹夹1个，RSP-Ι

7、型红敏光致聚合物全息干板。四、实验步骤1．全息照片的拍摄（1）反射式全息照相反射全息的记录光路简单，如图所示。激光束S经扩束镜L后照在全息底片H上，形成参考光r；透过H的激光照明物体o，再由物体反射到H形成物光o；o、r在H的两侧，构成反射全息。由于乳胶感光材料的透过率为30%~50%，因而要求物体的反射率要高，否则很难满足参考光与物光的光强比要求。oH之间的距离通常在1cm以内，而且尽量使物体面平行于H。光路调整好后，遮挡激光安放感光板，H的乳胶面应正对物体。随后，开放激光曝光10~20s。（2）二次曝光法测定铝板的杨氏模量物体静止时进行第一次曝光，时

8、间大约为10s。随后用砝码加载器给悬臂梁自由端施加适当大小的力，稳定1min后，