全息照相实验报告hologram.doc

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全息照相实验报告hologram

班 级_*****___________ 组 别___E组__________ 姓 名__***___________ 学 号_********___________ 日 期__2013.11.6___________ 指导教师_***________ 【实验题目】 全息照相 【实验目的】 1.了解全息摄影的基本原理、实验装置以及实验方法; 2.掌握激光全息摄影和激光再现的实验技术; 3.通过观察全息图像的再现,弄清全息照片和普通照片的本质区别。 【实验仪器】 防震全息台,氦—氖激光器,扩束透镜,分束棱镜(或分束板),反射镜,毛玻璃屏,调节支架,米尺,计时器,照相冲洗设备等。 【实验原理】 全息照相在原理上与普通照相方法完全不同,它所记录的并不是用光学方法所形成的物体的像,而是物体光波本身,它利用了干涉原理。 全息图种类很多,有菲涅耳图、夫琅和费图、傅立叶变换全息图、彩虹全息图、像全息图、体积全息图等。不管哪种全息图都要分成两步来完成,即用干涉法记录光波全息图,称波前记录;用衍射原理使原光波波前再现,称波前再现。 1.全息照相的过程 物体发出的包含振幅和位相信息的光可以用下式表示: ????????????? ?????????????????????(14-1) 其中:为振幅,?为位相。普通摄影只能记录物体光波的振幅信息,而位相信息全部丢失,因此照片没有立体感。数学表达式为: ??? ????????????????(14-2) 实际上没有任何一种感光材料可以直接记录光波的位相,在全息摄影中我们利用光的干涉原理来记录光波的振幅和位相信息。如图14.1所示,激光器L发出的激光由 ? 图14.1? 全息图的记录光路 分束镜BS将光线一分为二,透射光线经反射镜M2反射再经过扩束后照射在被摄物体上,这束光线称为物光(O光);反射光线经反射镜M1反射再经过扩束后直接照射在感光材料上,因而称为参考光(R光);两束光线在P处相干并形成干涉条纹,这些条纹记录了物光的所有振幅和位相信息。 数学表达式为: 物光为:?????????????? ????????????? 参考光为:???????????? ???????????? 两光相干后总光强为: ?? (14-3) 式(14-3)说明全息图中包念着物光的振幅和位相信息,它们全部被记录在感光材料上,并以干涉条纹的形式表现出来。感光材料(全息干板或胶片)经过曝光、显影和定影后,即可得到一张菲涅耳全息图。 2.全息相片的再现过程: 将制作好的全息图放回原处,遮挡住物光()并取走被摄物体,用原参考光照明,则透过这张全息图的光强为: ??? (14-4) 式(14-4)中的第二项与原物光光波只相差一个系数R,这说明通过全息图的出射光包含原物光的全部信息。所以我们透过全息图可以看到在原来放置物体的地方有物体的虚像,就像物体没有被取走一样。如图14.2所示。物体的虚像具有明显的视差效应,当人们通过全息图观察物体的虚像时,就像通过一个“窗口”观察真实物体一样,具有强烈的三维立体感。当人眼在全息图前面左右移动或上下移动时,我们可以看到物体的不同部位。即使全息干板破损、变小,但原物光的信息还保存在干涉条纹之中,所以我们通过参考光的照射同样可以看到物体的虚像,只是大小发生了变化。 【实验内容】 按图布置好光路(在某些特殊情况下由实验室给出)。 (2)打开激光器电源开关,点燃激光,当光线强度稳定后开始调整光路:①调整光束等高;②用自准直法调整各光学元件,使其表面与激光束垂直。 (3)调整分束镜使物光和参考光的光程基本相等,同时使两光束之间的夹角小于(一般可在~之间选择,角度稍大些为好,这样再现时+1级衍射光和0级光以及-1级衍射光可以分得开些,便于观察虚像),并且使物光和参考光的光强之比在1 :2 ~ 1 :9之间,通常根据物体表面漫反射的情况来定,一般选择1 :4左右为宜。可用光强测量仪在固定全息干板的位置处测量,也可用毛玻璃放在这一位置,通过目测来大致判断物光与参考光的比例。 (4)在全息干板支架上固定白屏或毛玻璃,调节扩束镜?使物光均匀地照射在被摄物体上,调节物体的方位使物体漫反射光的最强部分均匀地照射在白屏上。调节扩束镜 使参考光均匀地照射在整个白屏上。这时物光和参考光在白屏上完全重叠。 (5)完全挡住光源。拿掉全息干板支架上的白屏,换上全息干板,并将药膜面(手感发涩)朝着光的方向安装在全息干板支架上。稳定1 ~ 2min后开始曝光,曝光时间可根据物光和参考光的强度选择合适的曝光时间(几秒到几十秒)。 (6)

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