(理学)物理在工程中的应用专题p

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1、物理在工程中的应用专题全息照相模压全息光盘光全息存储器7/12/20211第一讲全息照相全息照相概述实验仪器与光路全息照相的拍摄原理全息照相的观察原理全息照相的特点全息照相的种类全息技术的应用1.全息照相概述“全息”是指物体发出光波的全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波的强度决定。全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录了入射光波的相位。有关全息的原理在1947年就已由英国物理学家丹尼斯伽柏提出了，科学家本人

2、也因此获得了诺贝尔奖。一个叫班顿的人后来又发现了更为简便使用白光还原影像的方法，从而使这项技术逐渐走向实用阶段。美国《国家地理杂志》第一次使用白色光全息片贴在封面时，销售量由一千万份增加到再版后的一千六百万份。这一技术后由美国传到欧洲和其它国家，广泛用于信用卡等仿伪技术。激光全息摄影技术也随之风靡全世界。实验仪器防震台、He-Ne激光器、分光镜、全反镜、扩束镜及可调支架、干版架、白屏、磁钢、软尺、被摄物、遮光开关、显影与定影药品用具及干版等。2.实验仪器与光路图一实验光路He-Ne激光器定时阀物

3、体干板架全息平台扩束器反射镜分束器图二3.全息照相的拍摄原理激光光源的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是物光和参考光叠加后的干涉条纹的图像。物光参考光全息干板全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的形象,而是干涉条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同部分的透光性。观察时,需利用与拍照时同频率的光的照射全息图。图四冲洗好的全息干板注意：图中的圆圈并不是干涉条纹，而是因为各种原因造

4、成的衍射条纹。全息照相的原理可用八个字来表述：“干涉记录，衍射再现”。物体像的再现过程是光的衍射全息照片相当于“光栅”1级衍射光是物体的像，其中一个是实像，一个是虚像。4.全息照相的观察原理（1）若要得到无畸变的实像，需要一束与参考光波共轭的再现光波照射全息图观察全息照片的光路图如下：图五再现光束虚像观察方向（2）在全息片上每一组干涉条纹都可看成一个光栅，当用再现光照射时，由无数组光栅的衍射波叠加而成的+1级衍射光波前进的方向正是记录时物光的入射方向，即形成了物光的实际再现光波，从而看到一个没

5、有畸变的与原物完全一样的三维物体虚象。(3)在用光照射底片时,在与原来物光对称方向的两束光,其光程差也为λ,光线汇聚将会形成一实像。5.全息照相的特点全息照片衍射形成的立体虚像是一个真正立体的,当人眼换一个位置时,便可以看到物体的侧面像,即物体上原来被挡住的部分也可以看到。同一张底片上经过多次曝光后，可以重叠多个像，而且每个像又不受其他像的干扰，而单独地显示出来。全息照片易于复制。全息照相普通照相1全息照相过程分记录、再现两步，它是以干涉、衍射等波动光学的规律为基础的。普通照相过程是以几何光学的

6、规律为基础的。2全息图所记录的是物体各点的全部光信息，包括振幅和相位。普通照相底片记录的仅是物体各点的光强（或振幅）。3全息照相过程中物体与底片之间是点面对应的关系，即每个物点所发射的光束直接落在记录介质整个平面上。反过来说，全息图中每一个局部都包含了物体各点的光信息。普通照相过程中物像之间是点点对应的关系，即一个物点对应像平面中的一个像点。全息照相与普通照相的比较4全息图能完全再现原物的波前，因而能观察到一幅非常逼真的立体图像。普通照相得到的只能是二维的平面图像。5全息照相是干涉,因此要求光源

7、有很高的相干性。光源的相干长度越大、波前上相干区越大，就能越有效地实现全息照相。普通照相只是像的强度记录，并不要求光源的相干性，用普通光源就可以了。全息照相普通照相6.全息照相的种类菲涅尔全息照相：感光胶片与被摄物体相距有限远，物光不是平行光。如图所示。夫琅和费全息照相：物光参考光全息干板在感光胶片与被摄物体之间放置一个透镜，使物光成平行光。又称为傅里叶全息照相。再现时1都显现实像。激光器在激光器与被摄物体之间放入一块乳白色玻璃（或其他透光散射板），使激光经散射后再照射到被摄物体上。这种照片的

8、再现象用肉眼比较容易观察。物光参考光全息干板散射全息照相：散射板彩色全息照相：如果用红、蓝、绿三种颜色的激光同时照射被摄物体，并采用适当的光学系统和感光胶片，能获得彩色全息照片。目前还没有蓝色激光。体积全息照相:当感光乳胶片的厚度比物光和参考干涉条纹间距大很多时，必须考虑乳胶层厚度的作用。此时乳胶层记录的不再是平面的干涉图，而是一个立体的干涉图，也就是在乳胶层内形成了一系列的银平面。这些银平面的间距与入射光的波长及方向有关。这种全息照片又称为三维全息照片，可与晶体三维衍射类比。再现象满足布拉格反