大学物理实验 全息照相

全息照相,华东理工大学物理实验中心,拍摄全息照片就是将物体表面的漫射光波的振幅和位相以干涉条纹（全息图）的形式记录下来的过程。而对全息照片的观察及分析则是全息照相术的工程应用基础。本实验将从观察和分析全息照片的主要特征出发简要介绍全息照相的基本原理及摄制方法。,实验目的,1.了解全息照相的基本原理和主要特点2.掌握光路调整方法与技术3.学习静态全息照相的拍摄方法4.掌握全息图再现物像的性质和方法,背景介绍,全息照相原理早在1948年就由匈牙利物理学家伽伯(DennisGabor1900-1979)为了提高电子显微镜的分辨本领而提出,并因此于1971年荣获诺贝尔物理学奖。到了60年代初期激光问世后，全息照相技术得到了迅速发展，目前已获得了相当广泛的应用。,伽伯(DennisGabor1900-1979),全息照相和普通照相的区别,以几何光学的折射定律为基础，利用透镜成像原理，仅记录了物光中的振幅信息，无立体感。,以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础（光的干涉原理)，借助于参考光波记录了物光中的全部信息-振幅和相位，有立体感。记录介质上得到的是细密干涉条纹（全息图）,全息照片,普通照片,原理、方法都有本质的差别,全息照相技术是60年代发展起来的一门立体摄影和波前再现的新技术。它比普通照相具有更多的特点，不仅在成像理论中占有重要位置，而且在摄影艺术、精密计量、无损检测、信息处理、遥感图像分析，生物医学和国防科研中具有广泛的应用。,全息术的应用,防伪、装潢、广告等,全息照片的获得光的干涉,由惠更斯菲涅耳原理可知，被摄物体散射的光波可看作是其上各点发出的球面波叠加。,光的干涉,振幅,相位,所有的记录介质都只对光强有响应，如何将相位的信息转换成强度的变化？,He-Ne激光器,拍摄全息照片的原理图,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,物体,全息干板,参考光,物光,相干条件频率相同相位差相同振动方向相同,全息照片上的干涉条纹,全息照相是将物光波中的振幅和位相信息以干涉条纹的反差和明暗变化的形式记录下来，形成的干涉条纹是不规则的，干涉条纹的间距为：,为参考光束与物光束射到干板时两者的夹角，为光波波长。,全息照片的再现,感光后的全息干板，经显影、定影等处理得到的全息照片，相当于一个“衍射光栅”。,如何获取物光信息？,全息照相的主要特点,1.立体感强,具有可分割性,多重纪录性,全息照相拍摄的条件,1.光源：具有一定功率及相干性的光源常用小型He-Ne激光器（1-3mW）特点？2.系统稳定性：干涉条纹移动超过半个条纹的宽度，干涉条纹就记录不清。3.全息干板：I型干板，分辨率为3000条/mm，对于绿光不敏感，灵敏度较低。4.光路：参考光与物光的光程差要尽量小参考光与物光的夹角为3045度参考光与物光在全息干板上的照度比约1:41:10,实验仪器,氦氖激光器,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,被摄物,白板,激光器电源,全息干板,防震台,调节架,光快门、曝光定时器,磁力座,实验内容,1.安排光路2.调整光路3.曝光4.冲洗处理5.再现虚像和实像的观察6.记录实验条件7.分析讨论,等高共轴调节：将各个光学元件调至等高,拍摄全息照片光路的安排,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,物体,全息干板,光快门,参考光与物光的光程差,光程差=物光程参考光程,光快门,参考光与物光的夹角,全息干板照度比,物光光强,参考光光强,全息干板上的光强,调节扩束镜位置可调节光强,再现像的观察,再现虚像,1.再现虚像的观察,激光束,2.观察的实像情况,细激光束,全息干板,观察屏,实像,再现像的观察,注意事项,1