全息照相实验教案

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1、全息照相实验教案教学方式：讲解与实际操作时间安排：讲解30分钟，操作指导20分钟，学生动手操作120-150分钟。 本实验教学要求：1、 了解全息照相的发展过程及应用；2、 比较全息照相与普通照相的区别，能说出全息照相的特点；3、 掌握全息照相的原理（定性），熟悉拍摄漫反射-体积全息的实验光路；4、 拍摄出一张合格的全息照片并掌握漫反射全息与反射全息不同的观察方法。 讲课主要内容：1、 全息照相的发展过程及应用：全息术的原理在1948年就由盖伯提出来了。但是，直到1962年才由苏联科学家尤·尼·杰尼休克提出一种在观察全息图时能保证获得清晰的立体图象的方法。而到1963年，由美国人

2、伊梅脱·莱特、乔治·斯特罗克以及他们在密执安大学的同事们利用激光进行研究以后，人们才开始认真谈论全息术。1971年盖伯获诺贝尔奖全息照相的发展：   第一代全息图，是全息术的萌芽期，采用汞灯作光源，是所谓的同轴全息图。第一代全息图存在两个严重问题，一个是再现的原始像和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。   第二代全息图（离轴全息图）   用激光记录，激光再现。   在信息处理、全息干涉计量、全息显示、全息光学元件等领域得到广泛应用。    缺点：全息图失去了色调信息。  第三代全息图，利用激光记录和白光再现。例如：反射全息、像全息、彩虹全息及模压全息等，在一定条件下赋予全息

3、图以鲜艳的色彩。（激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变，并且相干噪声也很严重，这给全息术的实际应用带来种种不便。于是，科学家又回过头来继续探讨白光记录的可能）第四代全息图是白光记录和白光再现的全息图，它将使全息术最终走出实验室，进入广泛的实用领域，目前已开始取得进展。应用：全息干涉度量、全息存储、全息照相制作光学元件、全息电影、电视等等。 2、全息照相与普通照相的区别 全息照相普通照相原理不同物理光学原理几何光学原理记录方法不同记录的是物光与参考光相干涉的干涉条纹，同时记录了物光的光强和位相信息透镜成像在焦面上，只记录下物光的光强信息

4、成像性质不同立体像平面像再现方法不同用衍射方法再现直接成像在感光面上，冲洗后即能看到像 3、 全息照相的特点：（1）能贮存物体光波全部信息，得到物体的立体像，如果从不同角度去观察再现的全息图，就可以看到物体不同的侧面。（2）全息照相不怕擦伤、沾污、破碎，剩下一小片全息片仍然保留着物体光波的全部信息，这是因为拍摄漫反射全息片时，不用透镜，物体上每一点的光波信息都分布在整片底板上。反过来说，底片上每一小部分都完整地贮存着整个物体光波，所以剩下的一小片碎片就可整个的再现立体像(当然，亮度减弱、清晰度下降，因为信息减少了)（3）同一张底片上可贮存许多波面，即可多次曝光，照许多幅像。这个可

5、用两种方式进行:一种是照射光波方向不变，在同一底片上重叠多次曝光，再现时，这多个波面同时再现出来，形成反映物体位相或形状特点的干涉条纹，这是构成全息干涉计量的理论基础。另一种方式是改变照射光角度，拍多幅像，再现时，可转动底片，观察原来被拍摄的各物体。 4、全息照相系统的要求（1）要有足够稳定的系统   因为全息底板上记录的干涉条纹间距很小，如果全息底片在曝光过程中条纹移动超过半个条纹的宽度，就不能形成全息图；条纹移动小于半个条纹宽度，全息图像虽然可以形成，但清晰度会受到影响。物光与参考光夹角份越大，条纹的间距就越小，曝光过程中所受到的限制也就越大。可搭一个迈克尔逊干涉仪光路，如获

6、得稳定的干涉条纹，说明工作台已处于稳定的可拍摄全息照片的状态。（2）要有好的相干光源。（3）参考光与物光光强之比通常以4:1到10:1为宜。 5、光路布置要求（1）搭迈克尔逊干涉仪光路，检查系统稳定性；（2）调节各光学元件，使光束等高；（3）按图30-6布置光路(开始时不要加扩束镜)，使物光与参考光成30~45度角度。（4）保证物光与参考光之间的光程差为零，注意量光程时是从分束镜算起的。（5）加入扩束镜，使光均匀照射底片和物体；反复几次，直至满意为止。 6、拍摄全息照片（1）检查暴光定时器，设置曝光时间（20秒左右）；（2）准备好夹子，注意装全息片时，干板的药膜面朝向反射（硬币、

7、金属物）物体；（3）按要求统一曝光，冲洗底片，吹干；（4）观察全息照片。在参考光下观察三维立体虚像，用细激光束直接照射全息片，观察实像。仔细观察实像分析一下与实际物体有没有区别。     7、注意事项：整个实验要求光路设置合理，操作过程中要报持安静、听从教师指挥。曝光时间选择合适，并进行正确的冲洗操作。 8、总结成败经验