全息照相实验报告

　　全息照相实验报告

　　【实验目的】

　　1.了解全息照相的基本原理。

　　2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。

　　3.观察物象再现。

　　【实验仪器】

　　防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。

　　【实验原理】

　　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。普通照相是用几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，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相(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，才能重建原来的无广播，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。

　　1.全息记录

　　全息照相的光路图如下图所示：

　　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。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出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，其复振幅和位相用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O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为

　　I(OR)(O*R*)OO*RR*OR*O*RIOIROR*O*R

　　(式1)

　　式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量;I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。

　　2.物相再现

　　3.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

　　t=透过光的复振幅/入射光的复振幅 (式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t0KI (式3)

　　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，则：

　　(式4) Wt0RKR(I0IROR*O*R)[t0K(I0IR)]RKIRO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当于零级衍射波。

　　第二项与原来的物光成正比，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臵发出的光波相同，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轭光波O*有关。它是因衍射而产生的另一个一级衍射波，称为孪生波。这意味着在须向的相反一侧会聚称一个共轭的实像。

　　【实验内容与测量】

　　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6～7mA，光路系统应该满足下列条件：

　　①物光束和参考光束由分光板至感光版之间的光程大致相等

　　②用透镜将物光束扩展到保证整个被摄物都能受到光照，参考光束也应扩展使感光板有均匀光照

　　③照在感光板上的物光束和参考光束之间的夹角在30～50之间为宜

　　④参考光束应强于物光束，在放感光板的地方她们的强度比约为3：至5：1

　　(2)关闭室内照明灯，用光电池测量放感光板处参考光束和物光光束的强度，以检验发光强度比是否符合要求。曝光时间应该控制在20～60s之间。

　　(3)上快门，调好曝光定时器的曝光时间，装感光板。使乳胶面向着入射光，静臵几分钟使防震台不振动后曝光。

　　(4)显影和定影。显影液用D-19显影液，显影时间为2min。取出感光板后用自来水冲洗。然后放在定影液中……再水洗2～3min即可观察物象再现。

　　2.物象再现

　　1)用激光照射全息照片的正面。尽可能使光照方向与原来参考光束方向一致，从照片反面观察物象。

　　2)用1)的方法观察到正立的三维图象后，旋转全息照片180度，使其反面被激光照射。

　　3)用自己所想的方法观察全息照片。

　　【实验心得】

　　光学实验中光路调节注意事项 。

　　整个调试光路的过程中是分别依次加入光学元件

　　遵循的原则:每两个光学元件始终保持等高,共轴

　　【数据处理实验结论】

　　在这次光学实验中，对于再现像的观察我们没有得到再现像的实验结果，对此我觉得我们必然在某处有错误，或者是由于实验仪器造成，因此我展开分析，下面是一些分析结果。

　　实验中决定成功的因素：

　　一、系统稳定性对实验结果的影响由于全息图上所记录的是参考光和物光的干涉条纹, 而这些条纹非常细, 在曝光过程中, 极小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清, 甚至使干涉条纹完全不能记录下来。

　　二、光路对实验结果的影响

　　(1) 参考光和物光的光程差的影响。参考光和物光的光程差[ 1 ]不能太大, 不能大于所用激光的相<p>