全息照相实验技巧探讨.doc

全息照相实验技巧探讨 王俊 (100104239，10级机械工程及自动化（2）班) 摘　要: 该文在全面理解全息照相“干涉记录, 衍射再现”原理的基础上, 分析了影响激光全息照相实验的诸因素, 并对这些因素进行了深入的探讨, 对提高全息图质量, 提出了具体的解决方法。 关键词: 激光全息照相; 全息图; 干涉; 衍射; 光程差 Hologram experiment skill discussion WangJun (100104239, mechanical engineering and automation (2) class) Abstract: This article was understanding comp rehensively the hologram“interferes the record, the diffraction reapearance”in the p rincip le foundation, analyzed various factorswhich influence laser hologram experiment, and caried on the deep discussion to these factors to imp rove the hologram quality, and p roposed the concrete solution. Key words: laser hologram; hologram; interference; diffraction; light path difference 　 光是一种电磁波, 它的全部信息包含: 振幅(反映物体上各点发出的光的强弱, 决定像的强度) , 位相(反映物体上各点在空间的相对位置,决定像的形状) 和频率(反映光的颜色) 。普通照相只记录了振幅, 得到的是二维平面像, 而全息照相在记录振幅信息的同时还记录了位相信息, 即记录了光波的全部信息。因而这种照相称为全息照相。全息照相得到的是三维空间的立体像, 它所依据的基本原理通常概括为“干涉记录, 衍射再现”。全息摄影技术的应用十分广泛, 目前, 已应用于精密测量、无损探伤、空气动力学、高速摄影、全息显微术、信息处理和信息储存等许多领域。 1. 全息照相简述 由光的波动理论知道, 光波是电磁波。一列单色波可表示为x = A (cosωt +φ—2πr/λ)--(1)式(1) 中A 为振幅, ω为圆频率, λ为波长, φ为波源的初相位。一个实际物体发射或反射的光波比较复杂, 但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加。光在传播过程中, 借助于它们的频率、振幅和相位来区别物体的颜色(频率) 、明暗(振幅平方) 、形状和远近(相位) 。普通照相是通过成像系统(照相机镜头) 使物体成像在感光材料上, 材料上的感光强度与物体表面光强分布有关, 因为光强与振幅平方成正比,所以它只记录了光波的振幅信息, 无法记录物体光波的相位差别。因此普通照相记录的只能是物体的一个二维平面像, 缺乏立体感。全息照相是通过光波的干涉原理作记录, 它不仅记录了物体发出或反射的光波的振幅信息, 而且把光波的相位信息也记录下来, 所以全息照相技术所记录的并不是普通几何光学方法形成的物体像,而是物光光波本身。它记录了光波的全部信息, 并且在一定条件下, 能将所记录的全部信息完全再现出来, 因而再现的物像是一个逼真的三维立体像。全息照相包括2个过程, 第一, 把物体光波的全部信息记录在感光材料上, 称为记录(拍摄)过程; 第二, 照明已被记录下全部信息的感光材料, 使其再现原始物体的光波, 称为再现过程。全息照相的基本原理是以波的干涉为基础, 所以除光波外, 对其他的波动过程, 如声波、超声波等也都适用。 2. 全息照向的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路大致如图(1) 一激光光源（波长为 λ ）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。 关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹各处浓淡也就不同。 关于相位。如图(2)。设O为物体上某一发光点． 图（1） 图（2） 3. 影响全息照相实验成功的因素 3. 1 系统稳定性对实验结果的影响 由于全息图上所记录的是参考光和物光的干涉条纹, 而这些条纹非