全息照相的应用.doc

全息照相的原理及应用 摘要：全息摄影是唯一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光技术，它能记录下光射到物体上再折射出来的方向，逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。 关键字：全息投影，应用，三维,反射式投影 正文：全息照相是一种不用透镜成像，而用相干光干涉得到物体全部信息的二步成像技术，无论是原理还是技术。都和普通照相有着本质上的区别，是光学及精密研究测试中相当活跃并且有广泛应用价值的领域。其基本原理由D.伽柏在1948年提出，并应此获得诺贝尔奖。20世纪六十年代后，激光的发现加速了全息照相的发展。从而在各个方面获得了重要的应用。 全息照相是利用激光的相干性原理。将物体对光的振幅和位相反射(或透射)情况同时记录在感光板上，也就是把物光的所有信息全部记录下来，形成三维空间的立体图像。这种照相技术与常规的照相方法相比有独特的优点。它对疑难痕迹物证的检验，特别是 无反差痕迹 的检验、保 留痕迹物证的检验具有重要的推广使用价值。在全息照相中，感光片记录的不是图像 ，而是光波。 论述:全息照相中所记录和再现在内的全部，这是全息照相名称的由来。但是。感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感。无法直接记录相位，所以需要借助一束相干参考光。通过物广与参考光干涉条纹的拍摄，间接得到物光的振幅和相位。间接观察拍出的全息图，无法观察到像。但是当照明光按一定方向照在全息图上时，通过全息图的衍射，才能使我们看到立体的物象。无论是全息摄影，还是最早的银版照相术，它们的奥秘都在对光的记录。所有的光都拥有三种属性，它们分别是光的明暗强弱、光的颜色以及光的方向。早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化，而彩色照片在此之外，还能通过记录光的波长变化，反应出它的颜色。全息摄影是唯一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光技术，它能记录下光射到物体上再折射出来的方向，逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，物光和参考光位于记录介质的两侧，称反射全息；，物光和参考光位于记录介质的同侧，称透射全息。因为两束相干光从正反两面进入介质并形成驻波，在干板乳胶面中形成平行于乳胶面的一层一层的干涉面；而在投射全息中，两书相干光的干涉条纹平行于俩束光夹角的分角线，其干涉面条纹几乎垂直于乳胶面。 投射式全息照相相对来说比较复杂，故反射式应用较广： 反射式全息照相用相干光记录全息图，而用白光照明得到现象。因为再现时眼睛接受的是白光在底片上的反射光，故称反射式全息照相。这方法的关键在于利用了布喇格条件来选择波长。此外因为其光路简单，容易制作，又能用白光再现，故生活中的全息照相应用基本上都是反射式。 反射式全息照相记录光路图时，物光和参考光从正反两面进入底片并形成驻波，在干板乳胶面中形成平行于乳胶面的一层一层的干涉面，由于物光和参考光之间夹角接近180，相邻两干涉面之间距离近似为 D=r/2sin(180/2)=r/2 当用波长为632.8nm的激光作光源时，这一距离约为0.32um，而光致聚合物底板厚度为25um，这样在干板中就形成60~80层干涉面（布喇格面），因而物体全息图是一个具有三维结构的衍射物体。再现光在这三维物体上的衍射极大值必须满足下列条件 1 光从衍射面上反射是，反射角等于入射角。 2 相邻两干涉层的反射光之间光程差必须是r，既L=2nd*cosg=r 式中，n是感光板的折射率。 当不同波长的混合光以一确定的入射角i照明底片时，只有波长满足2nd*cosg=r的光才有衍射极大值，所以人眼能看到的全息图反射光是单色的，显然，对一张干板，i越大满足式L=2nd*cosg=r的反射光的波长越短。 如果参考光使用平面波，点波发出球面波，则干涉形成的布喇格面为弧状曲面，平行白光按参考光方向照明，相当于照在凸面，反射成发散光形成正立虚像，照明白光沿反方向入射，则形成倒立视像 反射全息图在记录使用波长为632.8nm的激光，可以想象，用白光再现，像也应是红的，但实际上，看到的再现像往往是偏绿的因为底板在冲洗时，乳胶收缩使干涉层变小 结论：全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面 参考文献： [1]基础物理实验[系列教材┈→社科类]，【出版社热线北京航空航天大学出版社，【ISBN】7-81077-636-3，【作者】梁家惠 李朝荣 徐平 唐芳，【出版日期】200509 [2]五年制高等职业教育通用教材?技术物理基础实验与实训 [平装] ~ 卢灿华 (编者) [3]物理实验教程 第二版 作/译者：丁慎训等 出版社：清华大学出版社 [4]张三慧．波动与光学[M ]．北京