資源描述：
《全息照相實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、.實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)室名稱：全息照相實(shí)驗(yàn)室二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：全息照相實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：四、實(shí)驗(yàn)原理：普通照相是把物體通過(guò)照相物鏡成像于照相底片上，每個(gè)物點(diǎn)轉(zhuǎn)換成一個(gè)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)。并將被攝物體在某個(gè)瞬時(shí)漫射的光波（物光波）所反映的物體的亮度分布成像于底片上，底片記錄的是與物光波振幅的平方成比例的強(qiáng)度分布，它丟失了物光波的相位信息，所以普通照片上的物像沒(méi)有立體感。全息照相雖然也是一種照相過(guò)程，但在概念上同普通照相根本不同。全息照相記錄的不是物光的強(qiáng)度分布，而是干涉條紋。干涉條紋的可見(jiàn)度反映了物光波的振幅，干涉條紋的疏密和取向則由物光波的相位決
2、定。物體上每個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光波記錄在整個(gè)底片上，換言之，底片上的每個(gè)點(diǎn)都記錄了所有物點(diǎn)發(fā)出的光波。這樣用干涉法把物光波場(chǎng)的“全部信息”都記錄下來(lái)所獲得的照片，稱為全息照片或全息圖。由全息圖可以再現(xiàn)物光波，從而形成與原物體逼真的三維像。這個(gè)物光波的完整記錄與再現(xiàn)的過(guò)程，便稱為全息術(shù)或全息照相。（一）透射式全息照相1.物光波波前的記錄物光波波前信息包括它的振幅和相位，而現(xiàn)有的記錄介質(zhì)只對(duì)光的強(qiáng)度即振幅的平方產(chǎn)生響應(yīng)。因此，在波前記錄時(shí)必須把相位信息轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度信息。為此，人們借助于參考光與物光的干涉來(lái)實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換。顯然，參考光和物光應(yīng)具有很好的相干性，而且記錄物光波波前的光路需按一定的規(guī)則
3、布置，以保證獲得更佳的干涉效果。..一種常用的靜物全息記錄光路如圖所示。激光束經(jīng)分束鏡分為兩束光，一束經(jīng)全反射鏡反射并擴(kuò)束后，均勻照明被攝物，再經(jīng)被攝物漫反射，帶有了被攝物的信息，照射在記錄介質(zhì)——干板上，這束光稱為物光；另一光束經(jīng)全反射鏡反射與擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后，直接均勻地照明干板，這束光不帶物的信息，稱為參考光。兩光波在干板上相遇產(chǎn)生相干疊加形成干涉圖樣，使感光物質(zhì)感光記錄在干板上。經(jīng)暗房操作處理后，成為可永久保存并隨時(shí)重現(xiàn)光波波前的全息照片。拍攝全息照片的典型光路設(shè)在干板面上，物光波為式中，和分別表示振幅和與空間相關(guān)的相位；為光波的角頻率；t為時(shí)間。參考光波為式中，和分別代表參考
4、光波的振幅和與空間相關(guān)的相位。兩光波在干板面上相干疊加，合成光的強(qiáng)度分布為..由式可見(jiàn)，強(qiáng)度分布不隨時(shí)間變化，所有的項(xiàng)只與空間有關(guān)，其中前兩項(xiàng)分別為參考光和物光被記錄的強(qiáng)度；第三項(xiàng)代表兩光波之間的干涉，產(chǎn)生干涉條紋。條紋的可見(jiàn)度且由兩光波的振幅確定。若為常量，則它只隨物光波的振幅變化。干涉條紋的形態(tài)由相位差確定。參考光波的作用正好將物光波前的相位分布轉(zhuǎn)換成了強(qiáng)度分布。2.物光波波前重現(xiàn)——全息圖的衍射用原參考光束照明全息圖片，就可得到清晰的物體的像。這個(gè)過(guò)程稱為全息圖的再現(xiàn)或物光波前重現(xiàn)。在再現(xiàn)過(guò)程中，全息圖將再現(xiàn)光衍射而產(chǎn)生表征原物光波波前特性的所有光學(xué)現(xiàn)象。即使原來(lái)的物體已經(jīng)
5、拿走，它仍可以形成原來(lái)物體的像。如果再現(xiàn)波前被一觀察者的眼睛截取，則其效果與觀察原物一樣，能看到原物體的真實(shí)的三維像。當(dāng)觀察者改變觀察方向時(shí)，景像的配景改變，視差效應(yīng)是很明顯的。當(dāng)觀察點(diǎn)由景物中的較近物體改變到較遠(yuǎn)物體時(shí)，觀察者必須讓眼睛重新調(diào)整。如果全息圖的記錄和再現(xiàn)都用同一單色光源完成，那么，就會(huì)不存在原物體與再現(xiàn)像的任何視覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)所能夠辨認(rèn)的差別。觀察再現(xiàn)像的一種光路如圖所示。當(dāng)用原參考光照明再現(xiàn)全息圖時(shí)，通過(guò)全息圖后的光場(chǎng)分布為式中，第一項(xiàng)為零級(jí)衍射光，代表與再現(xiàn)光波相同的透射光波場(chǎng)；第二項(xiàng)，其中為常量，E2與原始物光波相同，觀察者截取此光波將觀察到一個(gè)宛如原物的虛像，它是
6、+1級(jí)衍射光；第三項(xiàng)為-l級(jí)衍射光，為物光的共軛光波，觀察到的是一個(gè)空間倒置的原物體的實(shí)像，此實(shí)像還受到再現(xiàn)光波R的位置調(diào)制，產(chǎn)生相位畸變。..全息圖的再現(xiàn)如果用原參考光波的共軛光波（即與參考光波波前相同反向傳播的光波）照明再現(xiàn)全息圖時(shí)，全息圖片后面的光場(chǎng)分布為式中，為有相位畸變的虛像；為物光波的共軛光波，顯然是一個(gè)無(wú)畸變的實(shí)像。（二）全息記錄介質(zhì)記錄全息圖的介質(zhì)應(yīng)該是性能良好的感光材料。主要性能指標(biāo)是分辨率、靈敏度和感光敏感波長(zhǎng)。全息記錄介質(zhì)要求具有較高的分辨率。理論指出，全息干涉條紋的平均間距取決于物光波和參考光波的平均夾角，如圖所示。我們得到條紋的空間頻率定義為條紋平均間距
7、的倒數(shù)，用于表示記錄介質(zhì)記錄這樣的條紋所需要的最小分辨率，即每毫米長(zhǎng)度上能記錄的干涉條紋數(shù)。我們有平均間距與夾角的關(guān)系一般全息圖的干涉條紋間距很小，故要求記錄介質(zhì)的分辨率條/..毫米。而普通照相膠片的分辨率極低，僅50~100條/毫米。因而記錄全息圖應(yīng)采用專門的全息干板。全息干板的暗室處理方法與普通感光膠片的處理方法相似。其程序?yàn)轱@影——水洗——停顯——定影——水洗——漂白——水洗——干燥。五、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解全息照相的基本原理和主要特點(diǎn)；2、學(xué)習(xí)由全息圖再現(xiàn)物像的原理；3、學(xué)
