光学全息照相

1、光学全息照相光学全息照相【实验原理实验原理】1全息照相的概念，与普通照相的区别全息照相的概念，与普通照相的区别 普通照相是将被摄物在某个瞬间漫射的光波（物光波）所反映的物的亮度分布成像于底片上，记录的是与物光波振幅平方成比例的强度分布，而丢失了相位信息，因此，普通照片上的物像没有立体感。 所谓“全息”即全部信息，包括物光波的振幅和相位。使用干涉法把上述全部信息都记录下来，而后由得到的全息照片（全息图）再现物光波，可形成与原物逼真的三维像，这个过程叫做全息照相。2拍摄全息图的典型光路分析拍摄全息图的典型光路分析 参考光 扩束镜 物光 反射镜 分束镜 氦 氖 激 光 器 被摄物 感光干板 遮光屏

2、在上图中，物光O与参考光R在干板上相干叠加，合成光的强度分布不随时间变化，只与空间有关，并且将相位信息转换为强度信息，以适合现有的记录介质只对光强产生响应的特点。 冲洗过程为：显影停显水洗定影水洗漂白水洗脱水4全息照片的再现全息照片的再现 冲洗过后的全息图相当于一个光栅，用原参考光束照明该光栅，其衍射光线将产生表征原物光波特性的光学现象，即得到清晰的物体的逼真立体像，这个过程称为全息图的再现。【实验步骤与注意事项实验步骤与注意事项】 1按光路图布置光学元件按光路图布置光学元件 调整光学元件的光学中心等高并竖直放置，使这些光束尽量在一个水平面上照射； 物光与参考光的程差尽量小（几厘米内），并充分

3、使用全息台的长宽，尽量拉大上述光程，以增加括束镜可调范围； 物光与参考光的夹角控制在之间； 调节分束镜使参考光和物光的光强比在2：110：1之间，拍摄物与干板距离不宜过远，否则物光太弱；被摄物及全息干板应被均匀照明，并且照明范围尽量大。2拍摄全息照片拍摄全息照片 曝光时间设为10秒左右（依据干板的感光性质和物光的强弱来设定，物光较弱时可适当增加曝光时间）； 干板涂有感光乳剂药膜的一面朝向物光和参考光照射的方向；3全息干板的冲洗全息干板的冲洗 显影时间约1分钟，定影3分钟，冲洗时使干板药膜3全息干板的冲洗全息干板的冲洗面朝上，以免药膜面被容器底部划伤； 通常实验室使用的两种漂白液都有毒，漂白时务

4、必用夹子夹住干板边缘，不可手持； 干板脱水时使用吹风机的冷风档，最好不用热风吹干。4再现冲洗后的全息干板再现冲洗后的全息干板 正一级衍射光产生虚像：经括束的再现光以拍摄时参考光的入射角度照射干板药膜面，可观察到正立三维虚像（照射非药膜面可观察到倒立三维像）； 负一级衍射光产生实像：观察虚像后，将干板反转180度，去掉括束镜，用细激光束直接照射干板，在干板后面可用白屏接到正立实像（转动干板，可在白屏上位于细激光束光点的另外一侧接到倒立像）； 若将干板打碎，其任一碎片均可再现完整的像（但应注意再现光的照射角度）。5注意事项注意事项 保持光学元件清洁，尤其不要手摸镜面；不得直视细激光束，以免伤害眼睛

5、；干板在冲洗好之前应注意避光保存。【结果分析】【结果分析】怎样得到更清晰视野更宽广的像？怎样得到更清晰视野更宽广的像？1物光和参考光的程差与干涉条纹物光和参考光的程差与干涉条纹 光源发出的光分为两束后叠加，仅当两束光的程差小于其相干长度时，才能干涉。而相干长度取决于光的单色性，单色性越好，相干长度越长。实验中使用激光，因此并不要求物光与参考光的光程绝对相等（程差几厘米内）。2物光和参考光的光强与干涉条纹物光和参考光的光强与干涉条纹 干涉条纹亮暗相间，其亮暗对比度取决于物光和参考光叠加时的合成光的光强，由公式知物光与参考光的光强越强，干涉条纹的亮暗对比度越强，条纹越清晰，成像也越清晰。但是为保证

6、宽广的视野，经括束后的激光应照亮被摄物尽量大的范围，这就与增强物光光强相矛盾，所以当光强较弱时可适当增加曝光时间，使感光干板充分感光。 3物光和参考光的夹角物光和参考光的夹角与干涉条纹与干涉条纹 由公式干涉条纹间距知，d与成反比，越大，条纹越密，图象质量越好，但并不意味着可以得到更清晰的像。实验室规定调节在之间，考虑如下：感光干板可记录的条纹密度；环境不稳定导致干涉条纹轻微晃动，条纹越密，这种干扰带来的影响就越明显，可能导致条纹不清晰，成像也模糊。4曝光时间的调整曝光时间的调整 设定曝光时间应考虑两个方面：感光干板的感光性质（即对该种光的敏感程度）；光的强度（尤其是物光），若光强偏弱，应适当增加曝光时间。同时曝光时间较长时，环境安静和系统稳定尤其重要。5显影时间的把握显影时间的把握 曝光后的干板经显影后呈深灰色，显影不够则颜色较浅，显影过度则颜色偏深。若显影不够，再现时的像的明暗对比度较弱，像的轮廓不够突