全息照相实验论文..doc

目录摘要（Abstract）（1）关键词 (Key words)（1）正文（2）引言(2）一 实验原理 (2）（一）全息记录 （2）（二）波前重建 （4）（三）、实验条件 （6）（四）、全息照相的主要特点（7）二 实验过程 （7）（一） 实验目的 （7）（二） 实验仪器 （7）（三） 实验内容与步骤 （7）（四） 实验装置 （9） 三 实验分析与讨论 （10）（一）全息照相用的光学实验台（Optical Table） （10）（二）激光器（ Laser） (11）（三）,分束镜（Beam Splitte） （11）（五） 全息照相光路的布置 （12）四 结论 （12）五 全息照相的应用 （13）参考文献 （15）全息照相的研究西南大学物理科学与技术学院 电子信息工程学院 05级物理学五班李晓伟（222005070200199）摘要:全息术即全息照相术，是记录波动(包括机械波、电磁波和光波)干扰的振幅和位相分布，以及使之再现的专门技术。它广泛地用作三维光学的成像，也可用于声波（声全息）和射频波。在激光问世以后，利用激光进行的摄影既能记录光波的振幅和频率信息，又能记录光波的位相信息。这种记录光波全部信息的照相就称为全息照相。由于现有的记录介质只对光强有响应，而对位相变化无反应，因此，要记录光波的位相，就需要设法把位相关系转换成光强（即振幅）变化才行。在全息照相中正是巧妙地利用了波的干涉原理达到了同时记录包括光波位相和振幅在内的全部信息的目的。全息照相过程分全息记录和再现两步。全息记录依据的是干涉原理；波前再现的理论依据是衍射原理。关键词: 全息照相 全息记录 波前再现Holography StudySouthwestern University School of Physical Science and Technology College of Electronics and Information Engineering05 five-level physics Li Xiaowei(222005070200199)Abstract : holography Holographic photography, recorded fluctuations (including mechanical wave. and the electromagnetic wave) interference amplitude and phase distribution, and so the reappearance of technical expertise. It is widely used as optical imaging, which can also be used for acoustic (acoustic holography) and the RF wave. Laser made, which use laser photographic record of the wave amplitude and frequency information, can record wave of phase information. Light photographic record of all such information known as holography. Due to the existing optical recording media, only a strong response, and no response to the phase change, it should be recorded in the phase of light. Phase relations on the need to try to put into light intensity (amplitude) changes down. Holography is the clever use of wave interference principle reached the same time, record the entire wave amplitude and phase information purposes. Holograph holographic recording and reconstruction process comprises two steps. Based on the principle of holographic recording interference; Reappearance before the wave diffraction theory is based on principlesKey words: Hologram Holographic Recording reappearance wavefront 正文： 引言 人们之所以能够看到物体，并识别的物体的颜色，明暗，位置，大小，形状和远近。是因为物体上各点发出的光（本身发出的或反射的光）的频率，振幅和相位等光信息引起视觉的结果。普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体，让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。但是，光是一种波，从被摄物体上各点反射出来的光不仅强度（它正比于光波振幅的平方）不同，而且位相也不同全息照相就是以光的干涉，衍射规律为基础，利用底片将包括光的频率，振幅和相位的全部信息都记录下来的技术所以称为全息照相。全息照相的原理和技术是在1948年伦敦大学的丹尼斯伽柏（DGabor）首先提出的由于当时条件的限制，特别是缺少合适的相干光源，研究工作进展缓慢。60年代以后，激光的出现提供了高度相干的强光源，使并不太引人注目的全息研究工作得到迅速发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。在介绍全息照相的基本原理之前，我们首先来看一下全息照相和普通照相有什么区别。总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失了，不再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像（因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息），当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。一 实验原理全息图种类很多，有菲涅耳图、夫琅和费图、傅立叶变换全息图、彩虹全息图、像全息图、体积全息图等。不管哪种全息图都要分成两步来完成，即用干涉法记录光波全息图，称波前记录；用全息图使原光波波前再现，称波前再现。具体来说，全息照相包括以下两个过程： （一）全息记录。用单色的激光光源照射物体图1，物体因漫反射而发出物光波(如果物体是透明的，也可以用激光束从背面照射它，得到透射的物光波)，波场每一点的振幅和相位都是空间坐标的函数，我们用 图1全息图的记录表示物光波每一点的复振幅。物光波的全部信息包括相位和振幅两方面，但是所有的记录介质都只对光强有响应，所以必须把相位的信息转换成强度的变化才能记录下来，常用的转换方法是干涉法。因此，为了记录物光波在照相底版上每一点振幅与相位的全部信息，我们用同一激光光源的另一部分光直接照射到底版上。这个光波称为参考光，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅用表示。参考光束通常是球面波或平面波。这样，在记录底版上总光场是二者的叠加，复振幅为O+R，从而底版上各点的光强分布为 （1）式中O*与R*分别为O与R的共轭量，IO=OO*，IR=RR*分别为物光波与参考光波独立照射到底版上时的光强，这两项在底版上不同位置的变化比较缓慢，在全息记录中不起主要作用，而(OR*+ O*R)为干涉项，我们可以用幅值和相位写成 （2）可见干涉项产生的是明暗以()为变量按余弦规律变化的干涉条纹并被感光底版记录下来。由于这些干涉条纹在底版上各点的强度决定于物光波(以及参考光波)在各点的振幅与相位，因此底版上就保留了物光波的振幅与相位分布的信息。值得注意的是，底版上每一点的光强是参考光与到达该点的整个物光波干涉的结果，因此物体上各点发出的光只要到达底版上的这一点，都对这一点的光强有贡献。因此底版上各点的光强和物点之间并不存在一一对应，而是底版上的任何一小部分都包含着整个物体的信息。 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录装置如图8-4所示：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反面镜M1反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为波物光；另一束由反射镜M2经L2 图2.全息照相光路图扩束后、直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图 全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录（二）波前重建 记录物光波全息图的底版经曝光、冲洗以后，形成透光率各处不相同(由曝光时间及光强分布决定)的全息片。一般说来，光透过这样的底版时振幅和相位都要发生变化，因此如果令底版上各点的振幅透射率t为则t一般为复数。对于平面吸收型全息片(这种全息片各处的振幅透射率的不同仅仅决定于沉积的银层对光的不同吸收引起的)，t为实数。如果曝光及冲洗条件合适，可以使得t与曝光时的光强I之间为线性关系： （3）式中为未曝光部分的透射率，k为比例常数。对同一底版，和k都是常量。 波前的重建是用再照光照射已经制作好的全息片，通常再照光与制作全息片的参考光束R相同，因此如透射的光波用W表示，则有 （4）由于是实数，根据式(1)，把I代入上式可得 （5）W代表再照光经过全息片上复杂光栅衍射的结果。这种光栅对光的衍射和普通刻划出来的黑白光栅不同，后者透光部分与不透光部分的透射率是突变的，光经过它衍射后出现许多级别不同的衍射光束。根据式(2)和(3)，全息片上的复杂光栅的透射率是按余弦规律变化的，光经过它衍射以后，除了零级衍射光以外，只能有正一级和负一级的衍射光束。式(5)等号右边的每一项代表一个衍射波。一般说来，每一项都很复杂，但是如果参考光束是平面波或球面波，则IR为常量或接近于常量；如果制作全息片时物体和照像底版之间有相当的距离，则底版上各处的I0也近似为常量。这样式(5)等号右边的第一项与参考光波R成正比，或者说是直接透过的再照光，相当于零级衍射波。第二项则与制作全息片时底版所在处原来的物光波成正比，是按一定比例重建的物光波，相当于一级衍射波。这个重建的物光波离开全息片以后按照惠更斯菲涅耳原理继续传播时，其行为与原物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)，因此在全息片后面的观察者对着这个衍射光波方向观察时，可以看到原来物体的三维立体像，这个像是虚像，如图3(a)所示，图(a)中只画出生成虚像的衍射光束。这时好像是通过一个窗口观察原来的物体一样，而且改变观察方向可以看到物体各部分之间或不同物体之间透视关系的变化(视差效应)；如果只利用全息片的一小部分(相当于观察窗口较小)，仍然可以看到整个物体的像，只不过是由于“窗口”太小，观察方向受到限制，视差效应不那么显著(此外，像的质量也受影响)。第三项与物光波的共轭光波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。在一定的条件下，它是一束会聚光，形成一个有畸变的、并且在观察者看来物体的前后关系与实物相反的实像。图.3波前重建 （a）以原来的参考光波R照射 （b）以共轭光波R*照射 如果制作全息片时，参考光波与物光波成一角度，那么波前重建时，透过的再照光和重建的物光波以及孪生波各沿不同的方向传播，观察时并不相互影响，这样制作的全息图称为离轴全息。在激光出现以前，早期的全息照相由于受到光源相干性不高的限制，制作时参考光束与物光束在同一方向，这种方法称为共轴全息，从而再现时，三个光波也重叠在同一方向上，影响对重建的物光束的观察。 如果用参考光波R的共轭光波R* (所谓共轭光波是传播方向和原来光波完全相反的光波，如果原来的光波是从某一点发出的球面波，其共轭光波就是传播方向相反而且会聚于该点的球面波；如果参考光波是平面波，其共轭光波是传播方向相反的平面波)照射全息片，此时透过全息片的光波，仿照式(5)可写成 （6）式中等号右边第三项与原来物光波O的共轭光波O*成正比，由于O*是会聚于原来物点所在位置的光束，因此这一项所代表的衍射光束在原来物体所在的位置形成一个无畸变的实像，如图3(b)所示，图中只画出形成实像的衍射光束。从图(b)中可以看到，与制作全息片的图1相比，这时观察者好像是跑到原来物体的背后去观察，而且能透过原来处于后面的部分看到前面的部分。以上讨论的是严格以制作全息片所用的参考光或它的共轭光束作为再照光的情形，可以分别得到无畸变的虚像或实像。但是，如果再照光不完全是原来的参考光束，例如，再现时全息片相对于参考光束的取向，或者相对于光源的距离发生变化，则像的位置、大小、虚、实将会发生变化，而且还可能存在畸变等现象。 图4物光波的再现如图4用 一束与参考光束的波长和传播方向相同的光束照射全息图，则用眼睛可以观察到一副立体的原物形象，悬空的再现在全息图后面的原物原来的位置上。同一窗口，当人们移动眼睛从不同的角度观察时，就好像面对原物一样看到它不同的侧面的形象，以及在某个角度上被物遮住的东西也可以在另个角度上看到它。可见，全息图再现的是一幅立体图象。而且，如果挡住全息图的一部分，只露出另一部分，这时再现的物体形象仍然是是完整的，并不残缺。即使它是碎的拿来其中的一片，仍然可使整个原物再现。（三）、实验条件为了实现全息照相，实验装置必须具备下述的三个基本条件：1 一个好的相干光源。全息原理是在1948年就已提出，但由于没有合适的光源而难以实现。激光的出现为全息照相提供了一个理想的光源，这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性。本实验用多纵模He-Ne激光器，其波长为632.8 nm，其相干长度约为20 cm。为了保证物光和参考光之间良好的相干性，应尽可能使两光束的光程接近，一般要求光程差不超过4cm，以使光程差在激光的相干长度内。2 一个稳定性较好的防震台（稳定的工作系统）。由于全息底片上所记录的干涉条纹很细，相当于波长量级，容许的移动量必须小于干涉条纹的宽度，约百分之几微米。在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，不能形成全息图，因此要求整个光学系统的稳定性良好，各光学元件的支架、调节部分都应当相对稳定，光学元件尽量减少。从布拉格法则可知：条纹宽度，由此公式可以估计一下条纹的宽度。当物光与参考光之间的夹角时，则。可见，在记录时条纹或底片移动1 mm，将不能成功地得到全息图。因此在记录过程中，光路中各个光学元件（包括光源和被摄物体）都必须牢牢固定在防震台上。从公式可知，当角减小时，d增加，抗干扰性增强。但考虑到再现时使衍射光和零级衍射光能分得开一些，角要大于300，一般取450左右。还有适当缩短爆光时间，保持环境安静都是有利于记录的。3高分辨率的感光底片。普通感光底片由于银化合物的颗粒较粗，每毫米只能记录几十至几百条，不能用来记录全息照相的细密干涉条纹，必须采用高分辨率的感光底片一般要求分辨率在50040000条毫米。（一般采用条纹宽度d的倒数表示空间频率或感光材料的分辨率）。目前最常用的是溴化银照相乳胶，其它的还有重铬酸明胶、光电导体-热塑料等 。4 . 另外，参考光和物光的光强之比要适当，通常保持在41101范围内，因此选择合适的分光元件很重要。一般用有楔角的玻璃板，非析光面镀增透膜，析光面镀阶梯反射膜（便于改变分束比），楔角的作用是使非析光面反射的光不进入系统中。整个光学系统的布局也 （四）、全息照相的主要特点：它是以干涉、衍射等波动光学的规律为基础的。全息图记录的是物体各点的全部光信息，包括振幅和相位；全息图中每一局部都包含了物体各点的光信息，所以全息底片的每一部分都能观察到一幅非常逼真的立体图像。此外，全息照相的记录和再现，都要求有很高相干性的强光光源，目前广为采用的是激光。 全息照片具有许多有趣的特点：1 片上的花纹与被摄物体无任何相似之处，在相干光束的照射下，物体图像却能如实重现。2 立体感很明显（三维再现性），如某些隐藏在物体背后的东西，只要把头偏移一下，也可以看到。视差效应很明显。3 全息图打碎后，只要任取一小片，照样可以用来重现物光波。犹如通过小窗口观察物体那样，仍能看到物体的全貌。这是因为全息图上的每一个小的局部都完整地记录了整个物体的信息（每个物点发出的球面光波都照亮整个感光底片，并与参考光波在整个底片上发生干涉，因而整个底片上都留下了这个物点的信息）。当然，由于受光面积减少，成像光束的强度要相应地减弱；而且由于全息图变小，边缘的衍射效应增强而必然会导致像质的下降。4 在同一张照片上，可以重叠数个不同的全息图。在记录时或改变物光与参考光之间的夹角，或改变物体的位置，或改变被摄的物体等等，一一曝光之后再进行显影与定影，再现时能一一重现各个不同的图像。由此可见，全息照片的储存信息容量很大，这是普通照相术所无法比拟的。二 实验过程（一）实验目的了解全息照相技术的基本原理。拍摄物体的三维全息图。制作全息光栅。（二）实验仪器全息实验台（包括激光器及其电源，各种镜头支架，载物台，底片夹等部件和固定这些部件所用的磁性底座），电子快门及定时器，激光功率计，全息照相感光胶片（全息干板），暗室冲洗胶片的器材，显影和定影粉,被摄物体（如：小鸡，小鸭等）。 （三）【实验内容与步骤】 （1）全息记录图5 调节防震台。分别对三个低压囊式空气弹簧充气，注意三个气囊充其量要大致相同，然后成等腰三角形放置，气嘴应向外。然后再把钢板压上。用水平仪测量钢板的水平度，如果不平，可稍稍放掉一些某个气囊中的空气，直到调平为止。 2.打开激光器，参照图5摆好光路，使光路系统满足下列要求： 物光和参考光的光程大致相等； 经扩束镜扩展后的参考光应均匀照在整个底片上，被摄物体各部分也应得到较均匀照明。 使两光束在底片处重叠时之间的夹角约为450。 在底片处物光和参考光的光强比约为1:2 1:6。2 关上照明灯（可开暗绿灯），确定曝光时间，调好定时曝光器。可以先练习一下快门的使用。3 关闭快门挡住激光，将底片从暗室中取出装在底片架上，应注意使乳胶面对着光的入射方向。静置三分钟后进行曝光。曝光过程中绝对不准触及防震台，并保持室内安静。4 显影及定影。显影液采用D19，定影液采用F5。它们由实验室提供。如室温较高，显影后底片应放在5%冰醋酸溶液中停显后再定影。显影定影温度以20摄氏度最为适宜。显影时间23分钟，定影时间510分钟。定影后的底片应放在清水中冲洗510分钟（长期保存的底片定影后要冲洗20分钟以上），晾干。（2） 物像再现将全息照片放回原处，遮住物光，用参考光束照亮全息片，可观察到：i. 物的虚像 1级衍射光，在全息片后，用眼睛直接地观察，在原物处有物的虚像。改变观察角度，看到虚像有何不同？通过有小孔的纸片观察，在不同的部位看到的虚像有无不同？改变参考光束的强弱与远近，看到的情况有何不同？ii. 物的共轭像 1级衍射光（在0级光的另一侧），用毛玻璃屏接收物体的共轭实像。注意事项 布置光路时，调节器光学元件的高低和位置，使激光束的高低与面台平行，并使参、物光的光程基本相等。在做全息光栅实验时按（7）式计算物点和参考点（即两个扩束镜的焦点）与全息干板有相对位置。 （7）式中0为物点到坐标原点的距离，R为参考点到坐标原点的距离，坐标原点取在干板的中心。注意扩束镜5、6相对于全息干板的对称性，并应与全息干板距离较远。在干板架上先放一块白板，用轮流遮光的办法比较两束光的强弱，并用改变扩束镜距离白板远近的方法来调节光强比，使之满足前面所说的要求。打开快门定时将白板取下，换上全息干板，然后开始曝光，曝光时间一般取615秒左右，曝光时注意不要碰台面。【附录】1.调节光学元件的螺钉，使光束基本同高，调节扩束镜L1的位置，使扩束后的光均匀照亮被摄物体但光斑不能太大，以免浪费能量。在底片夹上放一张白纸，调节底片夹位置，使白纸上出现物体漫反射来的最强光。挡住物光，调节全反射镜L2，使参考光与物光中心反射到底片的光之间的夹角为45，并经扩束镜L2后，最强的光均匀地照亮底片夹上的白纸。2.调整光程差D等于零或近似为零，调节参考光的全反射镜M2，尽量使物光与参考光等光程，即用软质米尺(或细麻绳)从分束器量起，使物光光程（分束镜M1L1物体感光底板）等于参考光程（分束镜M2L2底片板）。（四）、实验装置 如下图所示，从激光器发出的相干光，经分光器分成两束，一束直接投射到记录介质（即感光底片）上，称为参考光，另一束经物体反射（或透射）以后，也投射到记录介质上，称为物光，参考光和物光在记录介质处叠加干涉，使底片感光。经显影、定影等冲洗处理后，就得到一张全息照片即全息图。 图6 三，实验分析与讨论（一）全息照相用的光学实验台（Optical Table）由于全息图是参考光波与物光波两者干涉条纹的记录，如果在暴光期间两光波 的光程差有变化，就要影响到条纹的调制度V。为此在暴光过程中必须尽力避免实验台的振动 如下图实验台是由厚重的钢板和气垫组成的。气垫具有很好的减振作用。图5 光学的实验台及等效图 （二）激光器（ Laser）名称输出波长/nm输出功率输出方式激光管长度/mHe-Ne激光器632810100 mW连续12He-cd激光器4416，325010150mW连续12Ar激光器4579，4880110W连续052Kr激光器4762，568115W连续052表 一 全息照相术常用的激光器（三）,分束镜（Beam Splitter）分束镜是用于将一束光分成两束光的半透半反的玻璃片，由在玻璃片上镀有多层介质膜和金属膜而成。分光后两路光强之比称为分束比。分束比可以是连续可调的，也可以是阶跃变化的，以使参考光和物光的光强比控制在适当的范围。由于一张全息图能重现从弱到强物点亮度的全部变化，物光动态范围较大，为了产生预定的偏置暴光量，都是使参考光强度大于物光的强度。所以记录介质表面出参考光，物光的强度比要保持在2：16：1的范围。（四）全息照相光路的布置布置光路时应注意面的问题： 从光束镜到记录平面，参与干涉的物光和参考光两者的光程对记录物体的中心部位应保持相等。 物光与参考光两者的夹角应与记录介质的分辨率相适应。 要使得干板架进可能放在光学实验台的边缘部位，便于在暗室中安放和取下全息干板。 要使激光束与实验台平行，高度适中，并保证所有的光元件的光轴都在同一水平线上。 安置扩束镜时，应使其射出的光斑中心与激光束的中心重合；使用准直透镜时，应在激光束未扩束前把透镜中心的位置与激光束中心重合，办法是观察透镜两表面反射的一系列光点是否位于同一线上。 各光学元件的机械性能要稳定，应用磁性表座把它与实验台面固紧。 由于激光功率密度大，亮度高，在调整光路图和实验中要注意激光对人眼存在的潜在危险。不可用眼睛正对激光束。5，全息摄影是用干涉方法来记录由相干光照明的物体所衍射的光波。使衍射波与一个在相位上的相关的参考波发生的干涉。如果这两种波是彼此高度相干的，那么物波和参考波的相对位相就不随时间改变，而产生可以看的见的有强度分布的干涉图形。 这个图形的感光记录即全息片。包含着足以再现这些衍射的振幅和位相的所有信息。当全息片用参考波照明是，就把衍射波的波前再现出来。全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅（或者说强度）的分布，而不能直接记录位相分布，全息照相之所以能记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。 所以确切地说，全息照相记录下来的是两光波之间位相差的分布，或者用电子技术的术语说，全息图的记录过程是通过物光波对参考光波的调制过程来完成的:参考光相当于载波,而物光则对此载波进行调制,物光的振幅对载波调幅,其位相则对载波调相。要想再现物光波前，还需要进行解调，全息再现过程的实质就是这种解调过程。全息图的再现就是用再现光作照明,通过全息图产生衍射,将物光从再现光中分解出来,这就相当于无线电调制技术中的解调过程。在实验中对实验的环境，及仪器的稳定性要求相当严格，为此要求： 光器具有优良的时间相干性和空间相干性； 在暴光期间，光学系统稳定到光波波长的十分之一以内 记录介质具有较高的分辨率，且应与参考光，物光束间夹角选择想适应； 光路布置和参考光，物光束的强度比适当四，结论全息术即全息照相术，是记录波动(包括机械波、电磁波和光波)干扰的振幅和位相分布，以及使之再现的专门技术。它广泛地用作三维光学的成像，也可用于声波（声全息）和射频波。在激光问世以后，利用激光进行的摄影既能记录光波的振幅和频率信息，又能记录光波的位相信息。这种记录光波全部信息的照相就称为全息照相。由于现有的记录介质只对光强有响应，而对位相变化无反应，因此，要记录光波的位相，就需要设法把位相关系转换成光强（即振幅）变化才行。在全息照相中正是巧妙地利用了波的干涉原理达到了同时记录包括光波位相和振幅在内的全部信息的目的。全息照相过程分全息记录和再现两步。全息记录依据的是干涉原理；波前再现的理论依据是衍射原理。同普通照相进一步加以比较： （1）两步成像普通照相是以几何光学的规律为基础的，为一步成像过程。其底片上所记录的仅是物体各点的光强即振幅。而全息照相是以干涉衍射等波动光学的规律为基础的，分记录和再现的两步成像过程，记录了物体上各点的全部信息，包括振幅、位相和频率，全息图上所记录的是物光和参考光的干涉图。其中，干涉图样的明暗对比程度反映了物光波相对于参考光波之间的振幅的变化，干涉条纹的几何特征（包括形状、疏密、位置等）反映了物光波和参考光波之间位相变化。 （2）干涉条纹全息照片不同于普通照片，一般在全息图上只有通过高倍显微镜才能看到浓黑程度不同、疏密程度不同的干涉条纹，而看不到普通照片上所记录的物体的像。要看到被摄物体的像，必须用一束同样的参考光束照明全息照片进行再现。（3）立体像普通照片只是物体二维的平面图像，而全息图(全息图全息底片本身仍是平面的,其厚度内并没有信息图像)由于记录了物体光波的全部信息，所以再现时，所看到的是与原来物体一模一样的、非常逼真的立体像。此时，全息图相当于一个光栅结构(其本身仍为平面的光栅)，除了一个虚像外，在全息照片的观察者一侧还会形成一个实像，即所成的像总是孪生的一对共轭像，这相当于光栅所产生的零级两侧的两个衍射波所成像。更有趣的是这种立体像能和直接观察物体时一样，有明显的视差和纵深视觉效应，犹如从窗口去观察原来物体似的，当人们移动眼睛从不同角度观察时，可看到它的不同侧面形象，甚至在某一角度被物遮住的东西也可以在另一角度看到它。（4）点面对应普通照相过程中，物和照片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；而在全息照相过程中，物体与底片之间却是点面对应的关系，即每个物点的光直接落在记录介质整个平面上。反过来说，全息图中每一局部都包含了物体各点的光信息，因此，全息照片的每一部分，不论有多大，总能再现出原来物体的整个图像。就是说，一个全息照片的碎片仍能重现出物体的全貌，只是由于照片面积缩小了，像的分辨率受些影响。显然，普通照片根本不具备这样的特点。在底片上不同处(比如说,a ,b ,c 等各处,见下图所示)分别记录了从同一物点发出的不同倾角的物光的信息。对于整个物体来说,底片上同一却也以不同的物光倾角记录了来自整个物体各点的信息。所以通过全息照片的一个碎片仍能看到整个记录的全部图像。（8）易于复制 另外，全息照片易于复制。如用接触法复制新的全息照片，即使原来透明的部分变成不透明的，而原来不透明部分变成透明的，用这张复制照片再现出来的像仍然和原来照片的像完全一样。五，全息照相的应用一、制作全息光学元件 根据全息原理可制成全息光栅、全息透镜、全息滤波片、全息扫描器等多种光学器件。它们的共同优点是重量轻，因为全都是一种薄系统；且可以在同一张底片上记录多个全息图，得到空间重叠的全息光学元件。 全息光栅 最简单的全息图是两个平面光波相干叠加而得到的全息图，这种全息图是一组平行等间距的直条纹，它与刻划光栅可起相同的作用，故称为全息光栅。条纹的疏密与两束光之间的夹角有关，只要改变夹角，就可得到不同光栅常数的光栅。全息光栅与刻划光栅和复制光机相比，它的制作方法简单、成本低；而且没有周期性误差，杂散光少，对环境条件（如振动、温度、湿度等）要求低。用两球面波制得的全息光栅还具有自聚焦能力，用来制造单色仪，可以省去准直镜和会聚镜。 全息滤波片 用夹角接近 ，且垂直于记录介质表面的两面波相干叠加制得的全息图就是一张滤光片。其条纹间隔为。当复色光入射时，只有满足布喇格衍射条件的某波长的光才能再现出来，从而起到滤光作用，但波半宽度较干涉滤光片窄得多。 全息透镜 用两球面光波，或一平面光波和一球面光波相干叠加所制得全息图就是一个全息透镜。这种全息图的透镜作用，类似于菲涅耳波带片的作用。全息透镜也可用计算机法制作。 全息扫描器 可由照相法得到，但大多数情况下都是由计算机产生。通常是把一记录介质分割成若干等分，每一部分都是按所需要的两束相干光叠加而得到全息图。再现时，用一束已知的光照射全息图，同时按一定规律移动这个全息图，就会在预定的位置得到再现光，而且随着全息图的移动，再现光的方向不断改变着，所以也把它叫作全息光偏析器。 二、全息干涉计量全息干涉计量是全息照相最早最主要的应用。它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光磨度很高的零部件，而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量。测量精度为光波波长。由于全息图具有三维性质，使用全息技术可以从不同视角，通过干涉量度去考察一个形状复杂的物体。因此，一个干涉计量全息图就相当于用一般干涉计量进行多次观察。另外，全息干涉计量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，这就可以探测物体在段时间内发生的任何改变。由于这些优点，使全息干涉计量分析在无损检测、微应力应变测量、形状和等高线的测绘、振动分析、