符式君信息光学

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1、引言11.设计目的22.设计仪器23.基本原理23.1全息记录33.2全息照相的物理思想43.3全息照相的实验过程43.4全息照相的再现——光的衍射54设计内容与步骤64.1实验前的准备64.2拍摄全息图片步骤75.总结讨论8参考文献：10引言全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。全息图并不直接显示物体的图象。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射，

2、可以在适当的角度上观察到原物的像。这是因为激光束在全息图的干涉条纹上衍射而重现原物的光波。再现的像具有三维立体感。本文试论全息照相的基本原理。1•设计目的1.了解全息照相的发展过程及应用，比较全息照相和普通照相的区别;2.掌握全息照相的原理和特点；3.学习全息照相的拍摄方法和观察再现全息图；2•设计仪器光学器件数量型号分束键1反射键2扩束键2被摄物1He-Ne激光器1ZHGB-11B曝光定时器1DSQ-2全息干版1暗室13•基本原理全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用儿何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，

3、像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波（即物体上各点发出的光波的叠加），借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位和（周相）分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。3.1全息记录感光底板用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。

4、我们用o表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分岀的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位和用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为0+R,如图从而底板上各点的发光强度分布为1=(0+/?)((/+R=00"+R"+OR”+0*R=/()+IR+OR*+0*/?(1)式子中，0*与R*分别是0和R的共辘量；Io,IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。物和再现底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于

5、一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令上=透过光的复振幅/入射光的复振幅(2)则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得t=t()-KI(3)(4)物象再现是用光照射已经摄制好的全息照片并观察透过光。这个过程称为波前重现，通常再照光与拍摄全息照片的参考光束R相同，因此，透过的光波的复振幅与位相用W表示，贝9：W=tQR-KR(Iq+Ir+OR*+O’R)=[tQ一K(I°+IR)]R-KIRO一KRO*R第一项与参考波R成正比，是按一定比例重建的参考波，或者说是直接透过再找光相

6、当于零级衍射波。第二项与原來的物光成正比，是按一定比例重建的物光波，相当于一级衍射波。这个光波根据惠更斯原理继续传播，与原来物体在原来位置发出的光波相同，仅仅是振幅按一定比例改变，位相改变180度。因此全息照片后面的观察者对这个光波方向观察时，可以看到原来物体的三维立体像。如图所示：全息照片一级衍射波人眼观察第三项与物光波的公轨光波0*有关。它是因衍射而产生的另一个一级衍射波，称为李生波。这意味着在须向的相反一侧会聚称一个共轨的实像。3.2全息照相的物理思想全息照相创造性的思想就是:把感光材料所不能“感受”的相位分布，利用光的干涉现象，使之转化为底片能记录的光强分布

7、。具体地说，把来自物体的光波称为物光（0光），再引入一束与之相干的参考光（R光），让参考光和物光同吋照在底片上。在底片上的各点处，R光相位都相同，而0光的相位不相同，从而0光与R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吋，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。3.3全息照相的实验过程全息照相包含两个过程：光的干涉和衍射。1.全息照相（1）设计光路系统如下图，打开激光光源预热，激光器的电流指示为6〜7n）A,光路系统应该满足下列条件