11全息照相基本原理.ppt

光学全息;; 人眼能够识别物体的三维立体图象，是借助物光波的主要特征参量——振幅、波长和相位对人体视觉的作用。;一. 全息照相如何记录物光波的振幅和相位？; 利用干涉和衍射原理，将物光波的特征参量——振幅和相位以干涉条纹的形式记录下来，并在一定条件下使其再现，从而形成与原物体逼真的立体图象。;二. 全息照相的过程;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。;二. 全息照相的过程;所以，合光场的光强分布为：;记录介质;假定参考光在整个记录表面上是均匀的，有;（二）再现;设用复振幅分布为 的相干光束作为参考光，;下面分析再现过程：;u3：代表了 级衍射光波，与原物光波相比，它多了 这个常系数，???而u3与原物光波具有相同的相位，而振幅仅相差一个常数。;;全息图什锦;;6.2 同轴全息与离轴全息 ;用公式可以表示为：;在线性记录条件下，所得到的全息图的振幅透过率为：;2. 再现光路;U1是直接通过透明底片的平面波，它受到均匀衰减而未受散射；;3. 同轴全息图的局限性;二. 离轴全息图;全息底片上光照的复振幅分布为物光和参考光的叠加，即;满足线性记录条件下，得到的全息图的复振幅透过率为;把一束振幅为C的均匀平面波垂直入射到全息图，如图示，透射光场为;3.离轴全息的优点;4. 孪生像完全分离的条件;假设物体的最高空间频率为B周/mm，于是频谱G0如图所示。; 当参考光比物光强得多时，这个要求可以减弱一些。从物理上来看，G2项是由物体上每一点和物体上所有其他点的光干涉产生的，而G3和G4项都是参考光和物光的干涉所引起。当物光大大弱于参考光时，G2项比G1、G3和G4小得多，可以忽略不计。这时，最小参考角只要使G3和G4互相分离即可，即：;推广的离轴全息光路装置;6.3 各种全息图 ;2. 按全息图复振幅透射系数;4. 按参考光波和物光波的主光线方向;6. 光纤全息术;二. 基元全息图;（c）两个发散球面波的干涉，峰值强度面是旋转双曲面，转轴为两个点光源的连线；;236;物体可以看成是点源的线性组合。;所以，记录平面H 上的复振幅分布为;2. 再现;上面两个式子，结构相似。二次项表示的是球面波的相位因子；一次项表示倾斜传播的平面波的相位因子。;因此，可以写出像点的坐标：;3. 几种特殊情况的讨论;（2）再现光波是原参考光波的共轭，即;(3)参考光波和再现光波是沿z轴传播的完全一样的平面波，即;二. 傅立叶变换全息图;参考光可以是平行光，也可以是点光源，这里以平行光为例。;因此，后焦面上光场分布（即照射到全息底片上的光场）为：;2. 再现; 因此，要得到物体的再现像，必须在全息图的后方放置透镜，并且使全息图恰好放置在透镜的前焦平面上。;计算结果：;三. 像全息图;（2）二次记录全息图法;像面全息的主要特点：可以利用扩展的白光光源照明再现。 ;２．再现光源的宽度和光谱跨度对像全息的影响;四. 彩虹全息图;二步彩虹全息;3. 彩虹全息图的再现;一步彩虹全息;2. 真像记录光路和再现;彩虹全息的像质讨论;（2）像的分辨率;（3）像的色模糊;五. 相位全息图;六. 模压全息图（全息印刷术）; 模压全息图要在白光下再观察，多采用彩虹全息图作为全息的母版。 为了制作电铸金属模的母版，彩虹全息图还必须记录成相位型浮雕全息图。 记录介质有多种，通常采用光致抗蚀剂。;七. 体积全息图;1. 透射体积全息图; 如果物光与参考光对称于z轴，则光栅平面还垂直于x轴，光栅间距d为：;布喇格公式;结论： 当再现光波与参考光波相同时，再现波的传播方向与物光的方向一致，这时，得到物体的虚像； 当再现光波与参考光波方向相反时，再现波的传播方向与物光的方向相反，这时，得到物体的实像。;全息图的衍射效率;振幅全息图的衍射效率;2. 矩形光栅型;二. 相位全息图的衍射效率;2. 矩形相位光栅;5.5 光学全息的应用; (１) 全息显示 ;(2) 全息干涉计量与无损检测;具体做法： 首先记录一张位相物体未变化时物光波标准波面的全息图，将全息干板在原位直接进行显影、定影、漂白等处理； 然后用位相物体变化时的被测物光与参考光同时照射该全息图，使直接透过全息图的被测物光波和全息图所再现的原始物光波相互干涉，从而获得实时全息干涉图。依据该干涉图上条纹的变化情况确定被测物理量。 ;例子：用二次曝光法对文物进行检测;第二项是两次曝光时两种物光波相干叠加的合成波， 第三项是上述合成波的共轭波．;