實驗報告材料激光全息照相

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1、標準文檔實驗32激光全息照相【實驗?zāi)康摹?、學習全息照相的基本原理和方法。2、了解全息照相的主要特點。3、學習觀察全息照片的方法?！緦嶒炑b置】全息照相的整套裝置（PHYWE），如圖1所示：【全息照相的特點】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，記錄各點的光強或振幅分布，物象之間各點一一對應(yīng)，但卻是二維平面像上的點與三維物體各點之間的對應(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，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，好象是一個復雜的衍射光柵，只有經(jīng)過適當?shù)脑僬彰鞑拍苤亟ㄔ瓉淼奈锕獠āＥc普通照片相比，全息照片還具有如下幾個特點：1）全息照片在適當?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)整個圖象。因為照片上每一點都受到參考光和被攝物體所有部分的光的作用，所以這些點就用編碼的形式包含了整個圖象的信息。但是當小塊逐漸減小時，分辨率逐漸變差。這是因為分辨率是成像系統(tǒng)孔徑的函數(shù)。3）全息照片可以用接觸法復制，但無正負片之分，不論是原來的還是復制的都再現(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)生一個倒轉(zhuǎn)的像，但讓全息照片繞一個垂直與全息圖平面的軸線轉(zhuǎn)，則不引起像的倒轉(zhuǎn)。5）最后一個特點是在同一張底片上用連

4、續(xù)曝光方法可以重疊幾個影象，而每一張影象又不受其它影象的干擾而單獨顯現(xiàn)?！緦嶒炘怼咳⒄障嗍且环N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雜的干涉圖樣——實用文案標準文檔全息圖，第二步是在適當?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，實質(zhì)上是一種較為廣義的雙光束干涉場的計算。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：如圖

5、2，為物點所在的物平面，為記錄介質(zhì)所在的像平面，為物點，在任意平面上，R點源與平面的距離為。為記錄介質(zhì)平面上任一點。若物光波與參考光是相干的，則記錄介質(zhì)上的光強分布為（1）00輸入平面全息圖平面dd圖2計算所要求的參數(shù)z●●●其中，為物點源到達全息圖平面的光波的復振幅，為全息圖上參考波的復振幅。由于做全息照相時，總是盡量使參考光和物光波獨立在記錄介質(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（2）其中：（3）（4）（5）為光波從進行到和由進行到的光程差。由圖可見，當點和點滿足傍軸條件時，可以由一級近似求得（6）實用文案標準文檔（7）可見干涉項產(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)上各點的強度決定于物光波（記憶參考光波）在各點的振幅和相位，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，把曝光時的入射光強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)。對同一干版，和都可認為是常數(shù)。，分別為入射到干版的物光強和參考光強，他們在全息圖面上接近均勻。因此對于點源的全息圖，只有透過率與成正比的空間變化干

7、涉項，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再標記為，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）實用文案標準文檔為使全息圖能產(chǎn)生點源物體P的像，全息圖上的再現(xiàn)波的位相和必須和球面波相當，在全息圖上球面波相位分布的一級近似值可按式（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P的坐標。一