1、全 息 照 相,全息照相簡介,1948年伽伯曾提出一種無透鏡兩步成像法，即用一個合適的相干參考波與一個物體的散射波疊加，則此散射波的振幅和相位的分布就以干涉圖樣的形式被記錄在感光板上，被記錄的干涉圖稱全息圖。用相干光照射全息圖，透射光的一部分就能重新模擬出原物的散射波波前，于是重現(xiàn)一個與原物非常逼真的三維圖像。因為當(dāng)時沒有足夠好的相干光源，所以幾乎沒有引起人們的注意。1960年激光的出現(xiàn)促進了全息術(shù)的發(fā)展，并使這一想法付諸實現(xiàn)。目前全息術(shù)已從光學(xué)發(fā)展到微波、射線和聲波等其他波動過程，成為科學(xué)技術(shù)的一個新領(lǐng)域。,實驗?zāi)康?實驗原理 實驗內(nèi)容 注意事項,全 息 照 相,目 錄,【實驗?zāi)康摹?1、理

2、解全息照相的記錄與再現(xiàn)原理以及 全息照相的特點； 2、掌握離軸菲涅耳全息照相的拍攝方法 與再現(xiàn)方法。,全 息 照 相,1、全息照相記錄 2、物光波的再現(xiàn) 3、全息記錄與再現(xiàn)的數(shù)學(xué)表達,【實驗原理】,全 息 照 相,1.全息照相記錄,全息照相利用的是物光與參考光在干版H上疊加干涉的原理，圖1表示了全息照相的記錄原理。 記錄了干涉條紋的干版經(jīng)顯影和定影就成為全息圖。 全息圖上干涉條紋的對比度記錄了物光的振幅，干涉條紋的疏密和形狀記錄了物光的相位。,圖 全息照相記錄,全 息 照 相,【實驗原理】,圖2 用全息圖再現(xiàn)物體光波,全息圖如同一塊復(fù)雜的光柵。,全 息 照 相,【實驗原理】,2.物光波的再現(xiàn),

3、如果用原參考光做照明光， 以原角度照射全息圖，從另一 側(cè)迎著衍射光觀察，在沿著照 明光束方向傳播的零級衍射光 的一旁，必然出現(xiàn)一級衍射 （如圖2），此光束在相當(dāng)于 原物體位置處匯聚成一個虛 像，猶如從被攝物體發(fā)出的波陣面，可稱為物光波陣面的再現(xiàn)，這就是全息照相獲得的非常逼真的立體像。,另一個一級衍射，在全息圖后會聚成實像，稱做共軛像。,3、全息記錄與再現(xiàn)的數(shù)學(xué)表達,設(shè)干版放在x-y平面內(nèi)，如圖所示。,分別表示物光和參考光在干版上的復(fù)振幅分布。,根據(jù)疊加原理，干版上的總場應(yīng)為：,式中的t0為灰霧透射率，為小于零的比例系數(shù)。,把O0(x,y)eiO(x,y)和R0(x,y)eiR(x,y)分別簡化

4、寫作 。,如果應(yīng)用乳膠感光曲線的直線部分，那么沖洗后全息圖的振幅透射率,【實驗原理】,當(dāng)用光波C(x,y)= C0(x,y)eiC(x,y)照射全息圖時，透射光波應(yīng)是,式中:第一項是全息圖的零級衍射光，沿照明光的方向傳播。,當(dāng)用原參考光照射全息圖時，0eiR0eiR，式中的第二項（+1級衍射光）恰為O0eiO系數(shù)（x,y），這便是再現(xiàn)的物光波在全息圖上的復(fù)振幅，只不過振幅上乘了一個系數(shù)。這一場分布決定了全息圖后面的衍射空間有一個與原始物光波振幅和位相的相對分布完全相同的衍射波，正是這一光波形成了物體的原始像(虛象)。而此時，式中的第三項，即-1級衍射光形成了一個發(fā)生畸變的實像，如圖2。,全 息

5、 照 相,【實驗原理】,當(dāng)用參考光的共軛光作為再現(xiàn)光時，0eiR0e-iR，式中的第三項為 0O0e-iO系數(shù)*（x,y），這正是物光的共軛光波乘以一個系數(shù)，這一項在衍射空間產(chǎn)生一個與原始物光波傳播方向相反的會聚波，由此形成物體的共軛像。而此時，式中的第二項形成一個發(fā)生了畸變的虛像。,如上，透射光波,全 息 照 相,【實驗原理】,【實驗內(nèi)容】,1、熟悉實驗室布局和暗室設(shè)備，了解各種光學(xué)元件支架的調(diào)節(jié)和 使用方法； 2、檢查全息實驗臺的防震性能；3、參照圖4布置好光路；,4、曝光： 擋住激光，將全息干版夾在干版架上（必須是感光乳劑面朝向被攝物體），等一兩分鐘待系統(tǒng)穩(wěn)定后即可進行曝光,曝光時間視物

6、的大小及其反射本領(lǐng)酌情增減。,5、干版處理： 顯影、定影、漂白、干燥,全 息 照 相,（一）記錄,【實驗內(nèi)容】,1、如圖2所示，讓再現(xiàn)光以原參考光束對干版的方位射向全息圖。 撤掉物光波，從全息圖的背面觀察原物位置，在原物所在方位 即發(fā)生波前再現(xiàn)，可見一個三維立體虛像。 試驗并解釋局部遮擋對成像的影響。 2、改變?nèi)D到光源的距離，觀察再現(xiàn)像大小的改變。 3、再試以原參考光的共軛光（會聚光）或直接用未擴束的激光束 從全息圖的背面入射，轉(zhuǎn)動全息圖的角度，在另一側(cè)用毛玻璃 或白屏尋找實像并記錄其相對位置。,（二）再現(xiàn),全 息 照 相,【注意事項】,1、眼睛絕不可直視未擴束的激光束，以免造成視網(wǎng)膜的永久損傷； 2、調(diào)節(jié)使物光和參考光的光程大致相等，二路