實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料激光全息照相

《實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料激光全息照相》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)驗(yàn)32激光全息照相【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)全息照相的基本原理和方法。2、了解全息照相的主要特點(diǎn)。3、學(xué)習(xí)觀察全息照片的方法?！緦?shí)驗(yàn)裝置】全息照相的整套裝置（PHYWE），如圖1所示：【全息照相的特點(diǎn)】全息照相與普通照相無論在原理上還是方法上都有本質(zhì)上的差別。普通照相是以幾何光學(xué)的折射定律為基礎(chǔ)，利用透鏡把物體成像在平面上，記錄各點(diǎn)的光強(qiáng)或振幅分布，物象之間各點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，但卻是二維平面像上的點(diǎn)與三維物體各點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)，因此并不完全逼真，即使一般所謂的“立體照相”也多是利用雙目視差的錯(cuò)覺，而不是物體的真正三維圖象。而全息照相是以光的干涉、衍射等物理光學(xué)的規(guī)律為基礎(chǔ)，借助于參

2、考光波記錄物光波的振幅與位相的全部信息，在記錄介質(zhì)（如感光干版）上得到的不是物體的像，而只有在高倍顯微鏡下才能觀察得到的細(xì)密干涉條紋，稱之為全息圖。（在感光版上看見的同心環(huán)，斑紋之類不是原來物體的真正信號(hào)，而是由給出參考光的發(fā)射鏡上的灰塵微粒及其它散射物引起的。）條紋的明暗程度和圖樣反映了物光波的振幅與位相分布，好象是一個(gè)復(fù)雜的衍射光柵，只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑僬彰鞑拍苤亟ㄔ瓉淼奈锕獠?。與普通照片相比，全息照片還具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1）全息照片在適當(dāng)?shù)恼彰飨轮亟ㄎ锕獠ㄅc原來的物光波具有相同的深度和視差。改變觀察的位置，就可以看到景物被遮攔的物體，觀察近距離的物體，眼睛必須重新調(diào)焦。2）

3、把全息照片分成小塊，其中每一小塊都可以再現(xiàn)整個(gè)圖象。因?yàn)檎掌厦恳稽c(diǎn)都受到參考光和被攝物體所有部分的光的作用，所以這些點(diǎn)就用編碼的形式包含了整個(gè)圖象的信息。但是當(dāng)小塊逐漸減小時(shí)，分辨率逐漸變差。這是因?yàn)榉直媛适浅上裣到y(tǒng)孔徑的函數(shù)。3）全息照片可以用接觸法復(fù)制，但無正負(fù)片之分，不論是原來的還是復(fù)制的都再現(xiàn)被攝物體的正像。而且無論照明乳劑的反差特性如何，再現(xiàn)影象的反差同原物體的反差都非常接近。4）全息照片繞垂直軸線轉(zhuǎn)，引起一個(gè)倒轉(zhuǎn)的像，讓全息照片繞一水平軸線旋轉(zhuǎn)，也產(chǎn)生一個(gè)倒轉(zhuǎn)的像，但讓全息照片繞一個(gè)垂直與全息圖平面的軸線轉(zhuǎn)，則不引起像的倒轉(zhuǎn)。5）最后一個(gè)特點(diǎn)是在同一張底片上用連

4、續(xù)曝光方法可以重疊幾個(gè)影象，而每一張影象又不受其它影象的干擾而單獨(dú)顯現(xiàn)。【實(shí)驗(yàn)原理】全息照相是一種采用相干光源的兩步成像過程。第一步是在記錄介質(zhì)上記錄由參考光和物光形成的復(fù)雜的干涉圖樣——實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔全息圖，第二步是在適當(dāng)?shù)恼彰飨聫娜D再現(xiàn)出物體通常的圖像，所以全息照相的基本理論，實(shí)質(zhì)上是一種較為廣義的雙光束干涉場(chǎng)的計(jì)算。由激光束發(fā)出的相干光經(jīng)分束器之后，一束照明物體成為景物光，另一束為參考光。兩光束成一定的夾角入射到記錄介質(zhì)上，相互干涉而記錄下全息圖。由于記錄介質(zhì)只能記錄振幅，可見物波的位相也是利用干涉的原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的振幅關(guān)系加以記錄的。1、全息照相記錄的信號(hào)：如圖

5、2，為物點(diǎn)所在的物平面，為記錄介質(zhì)所在的像平面，為物點(diǎn)，在任意平面上，R點(diǎn)源與平面的距離為。為記錄介質(zhì)平面上任一點(diǎn)。若物光波與參考光是相干的，則記錄介質(zhì)上的光強(qiáng)分布為（1）00輸入平面全息圖平面dd圖2計(jì)算所要求的參數(shù)z●●●其中，為物點(diǎn)源到達(dá)全息圖平面的光波的復(fù)振幅，為全息圖上參考波的復(fù)振幅。由于做全息照相時(shí)，總是盡量使參考光和物光波獨(dú)立在記錄介質(zhì)上的照度均勻，所以在全息圖上和變化比較緩慢。所以這里主要注意相干項(xiàng)（2）其中：（3）（4）（5）為光波從進(jìn)行到和由進(jìn)行到的光程差。由圖可見，當(dāng)點(diǎn)和點(diǎn)滿足傍軸條件時(shí)，可以由一級(jí)近似求得（6）實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔（7）可見干涉項(xiàng)產(chǎn)生的明顯

6、以（）為變量按余弦變化的干涉條紋并被記錄介質(zhì)記錄下來。由于這些干涉條紋在記錄介質(zhì)上各點(diǎn)的強(qiáng)度決定于物光波（記憶參考光波）在各點(diǎn)的振幅和相位，因此記錄介質(zhì)上就保留了物光波的振幅和位相的信息。2、波前重建：常用于記錄全息圖的介質(zhì)是照相干版或膠片，假設(shè)記錄全息圖的干版經(jīng)過曝光、沖洗以后，把曝光時(shí)的入射光強(qiáng)線形變換為顯影振幅的透射率，并假定曝光量的變化范圍限于該種干版的曲線的線形區(qū)內(nèi)，則干版的透射率為（8）為未曝光部分的透射率，為比例系數(shù)。對(duì)同一干版，和都可認(rèn)為是常數(shù)。，分別為入射到干版的物光強(qiáng)和參考光強(qiáng)，他們?cè)谌D面上接近均勻。因此對(duì)于點(diǎn)源的全息圖，只有透過率與成正比的空間變化干

7、涉項(xiàng)，在照明后能產(chǎn)生衍射。00圖3假設(shè)在全息圖形成后和再現(xiàn)前有可能把它放大或縮小，為此把全息圖平面坐標(biāo)再標(biāo)記為，式中為線放大率。假設(shè)再現(xiàn)波長不必和形成波長相同，他們的比值由給出。再現(xiàn)波或照明波由一點(diǎn)光源發(fā)出，如圖3所示。則全息圖平面的衍射波振幅C與上述透射率的乘積為（9）其中（10）（11）（12）實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔為使全息圖能產(chǎn)生點(diǎn)源物體P的像，全息圖上的再現(xiàn)波的位相和必須和球面波相當(dāng)，在全息圖上球面波相位分布的一級(jí)近似值可按式（6）寫成（13）其中為全息圖到相平面的距離，和代表相平面上像點(diǎn)P的坐標(biāo)。一