实验二全息照相

《实验二全息照相》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、卖發二全息照相教学目的：了解全息照相的原理，学＞』扪摄静态全息照八的®木技术和冉现观察的方法教学重点：全息照相光路调试；全息千板的正确冲洗1948年，盖伯（D.Gabor）首先提出全息照相原理，当吋缺乏相干性好的光源，因此研究进展缓慢。直到I960年，第一台激光器诞牛，为全息的照相研究提供了相丁•性强的光源,利思和乌帕特尼克斯终于在1964年成功地拍摄三维全息图像，全息照相术获得了长足进展,开辟了科学技术上一个崭新的领域。一、实验目的（1）了解全息照相的基本原理。（2）掌握拍摄静物伞息照片的方法，Y解再现企息物像的性质和方法。二

2、、实验原理普通照相只记录了物体各点的光强信息（反映在振幅上），丢掉了位相信息，得到的是一个二维平而阁，不具有立体感。全息照相是利用相干光脅加而发生干涉的原理，借助于参考光波与物光波的相瓦干涉，记录下二种光波在记录介质上的千涉条纹，被记录T•涉条纹不仅反映了物光（从物体反射的光波）的振幅信息，同吋还保存了物光的位相信息，在萵倍显微镜下冰能观察得到记录下的干涉条纹。记录干涉条纹的全息照片可视为个复杂的衍射光栅，当川原参考光冉照射该光栅时，其衍射波能重现原来的物光波，在照原物的位置可观察到物的三维阁像。1、全息照相记录过程如图1所示，

3、参考光束在全息干板所在位a与物光束相遇，在丁板所在甲面内竖直向上建立x轴，垂直纸面向外建立y轴。1^11:干：屈、只R411兀it介4、思閃则物光波0和参考光波/?在Oxy平而A振动分布情况分别nr写作:为了书写方便，振幅（X，y）和（x，y））分别缩写成和況0，相位项％ky）和％k分别缩写成和，物光0与参考光在全息下板平而上相遇(假设这两束光是相干的)，根裾叠加原理，干板上的总场为：f/(x,y)=0(x,y)+R(x9y)={0Qexp[z'^J+/?0exp[机]}exp(/69f)(3)由于干板只能记录光强分布，即合振幅

4、的平方(&实际上光强是与振幅的平方值成正比，并不相氰为了讨论简便，可认为它们相等)•.=(°02+/?02)+0人exp[/(也-%)]+0。尺。exp[/(^-(p())]式中0Q2,R。2分别是物光波与参考光波各肖独立照射底版时的光强度；第三、四项为物光与参考光之闽的相干项。它把物光的位相信息转化成不同光强的干涉条纹记录在照相底版上。曲此可见，干板上记录K來的干涉条纹光强分布乜含了物光在干板上各点的振幅和位相，㈥为干板上某点的光强是到达该点的参考光波与到达该点的整个物光干涉的结果。物体上每点由不同方M照射到该点的物光对该点的

5、合成光强都有贡献，挽言之，全息照片底版上的任何一小区域都记录着所有物点的信息，这也正好能解释为什么参考光照射全息照片的任意小区域上都能看到整个物体的像。2、全息图再现曝光后的底版经过显影与定影后，得到透光率各处不同(由曝光吋问及光强分布决定)的全息R,考虑振幅透射率T(=透射光的复振幅/入射光的复振幅)是曝光贤的函数，选择合适的曝光及冲洗条件，可以使得T与曝光时的光强I之间为线性关系：y)=+kl⑸=[r。++/?o)]+kO人exp[z(^?-(pK)]+叫)/?()exp[z(^-(po)]式中T0为未曝光部分的透射率，A为

6、比例系数，它们均为常景。当用原参考光为再观光入射全息照R时，透射光波在干板处振动分布情况可表示成：Ux,y)=R(x,y}T(x,y)=l7'o+)]^oexp[/^]+kO(}Rjexp[i(p()]+kO{)R()2exp[-i{(po-2(pR)]}xexp(/6X)上式表明，透射光包含三部分：大括号里的第一项[7；+k{pl+Rl)J/?()exp[z•外]是按一定比例熏建的参考光，沿原來方向传播，即光栅的零级衍射。大括兮里的第二项泌。/?。2exp[/%]与物光振动方程0。exp[/%]完全一样，只不过振幅乘了一个系

7、数W?。2,这便是按一定比例秉建的物光波，相当于一级衍射波。迎着这一束衍射光就吋以观察到与被扪摄的物体完全逊真的三维立体罔像，从不同的角度去观察，能看到原被遮住的侧面。大括号里的第三项々O()/?()2exp卜与物光波的丼轭波有失，对应着一1级衍射光是会聚光朿，这一级衍射光朿包含了被拍摄的相位信息，同时又含杏参考光的相位信息，因此東现吋物像信息中相位发屮了畸变，实验吋可用观察屏來观察重现物像。三、光路图根据全息照ffl原理，只要将物光和参考光光路设计得能够发生干涉，那么实验一般就会成功，因此说來光路不是唯一的。实验的具体裝置如罔

8、14-2所示。光源S:保证艽相干性，全息照相只能使川激光光源。常川的激光器足He-Ne激光器（波长为632.8mn，功率为3mW）,由于激光谱线有一定宽度AA=0.002nm,ffl干长度L=20cm,为保证物光和参考AA光发屮干涉，布置光路吋必须使两条光朿的光