论文-全息照相在光学工程中的应用.doc

目 录 摘 要 1 Abstract 1 1 引言 1 2 全息照片的拍摄原理 1 3 全息图象的观察 3 4 全息的应用 5 5 结论 6 参考文献 6  全息照相在光学工程中的应用 摘 要：全息照相是一种不用普通光学成象系统的录象方法，是六十年代发展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。由于全息照相能够把物体表面发出的全部信息(即光波的振幅和相位)记录下来，并能完全再现被摄物体光波的全部信息，因此，全息技术在生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用。 关键词：全息照相；全息观察； Holographic application in optical engineering Abstract: Hologram is a kind of not ordinary video recording method of optical imaging system, is developed a kind of stereoscopic photography and 60 s wavefront of new technology. Because the hologram to the object surface send out all the information (i.e., light wave amplitude and phase), and can fully represent the subject object waves are all the information, therefore, the holographic technology in the production practice and scientific research has been widely used in the field of application. Key words: Holographic；Holographic observation; Holographic application 1 引言 全息照相是大学物理里一个重要的光学实验，它利用干涉方法记录物体抵达摄影底片时的光波的振幅与相位的全部信息，最终呈现出一个原物体的立体像。这是 门成熟且有着重大应用前景的学科，必将对物理学的发展产生重要的意义。现在全息照相的技术已经得到了广泛的应用，在生活中该技术可以用来信息储存，图像识别，从物体表面的研究到振动分析等等，还广泛渗透到军事以及农业生产的各个领域对我们的日常生活有着重要的影响。 2 全息照片的拍摄照相技术是利用了光能引起感光乳胶发生化学变化这一原理。这化学变化的浓度随入射光强度的增大而增大，因而冲洗过的底片上各处会有明暗之分。普通照相使用透镜成象原理，底片上各处乳剂化学反应的深度直接由物体各处的明暗决定，因而底片就记录了明暗，或者说，记录了入射光波的强度或振幅。全息照相不但记录了入射光波的强度，而且还能记录下入射光波的相位。之所以能如此，是因为全息照相利用了光的干涉[1]。全息照相没有利用透镜成象原理，拍摄全息照片的基本光路大致如图 1 所示。来自同一激光光源（波长为 λ）的光分成两部分：一部分直接照到照相底片上，叫参考光：另一部分用来照明被拍摄物体，物体表面上各处散射的光也射到照相底片上，这部分光叫物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉。所产生的干涉条纹既记录了来自物体各处的光波的强度，也记录了这些光波的相位。 干涉条纹记录光波的强度的原理是容易理解的。因为射到底片上的参考光的强度是各处一样的，但物光的强度则各处不同，其分布由物体上各处发来的光决定，这样参考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹在底片上各处的浓淡也不同。这浓淡就反映物体上各处发光的强度，这一点是与普通照相类似的。 图1 全息照片的拍摄干涉条纹怎样记录相位的呢？请看图 2，设 O 为物体上某一发光点。它发的光和参考光在底片上形成干涉条纹。设 a，b 为某相邻两条暗纹（底片冲洗后变为透光缝）所在处，距 O 点的距离为 r 。要形成暗纹，在 a，b 两处的物光和参考光必须都反相。由于参考光在 a，b 两处是相同的（如图设参考光平行垂直入射，但实际上也可以斜入射），所以到达 a，b 两处的物光的光程差必相差 λ。由图示几何关系可知　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　λ= sinθ dx由此得　　　　　　　　　　　　dx = λ / sinθ = λr / x 　　　　　　　　　　（1） 图2 相位记录说明这一公式说明，在底片上同一处，来自物体上不同发光点的光，由于它们的 θ 或 r 不同，与参考光形成的干涉条纹的间距就不同，因此底片上各处干涉条纹的间距（以及条纹的方向）就反映了物光波相位的不同，这不