〔漫反射全息照相〕实验方案格式.doc

题目（漫反射全息照相） 姓名：罗颖 学号：201007051104 指导教师：喻凌 一、课题的意义与目的 ①学习和掌握漫反射全息照相的基本原理。 ②掌握漫反射全息照相的实验技术。 ③观察物象再现，了解全息图的基本性质、观察并总结全息照相特点。 二、实验的理论依据 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor） （式1） 式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量；I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。全息照相的光路图如下图所示： 物相再现，底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令 t＝透过光的复振幅/入射光的复振幅 （式2） 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得 （式3） 物象再现是用光照射已经摄制好的全息照片并观察透过光。这个过程称为波前重现，通常再照光与拍摄全息照片的参考光束R相同，因此，透过的光波的复振幅与位相用W表示，则： （式4） 第一项与参考波R成正比，是按一定比例重建的参考波，或者说是直接透过再找光相当于零级衍射波。 第二项与原来的物光成正比，是按一定比例重建的物光波，相当于一级衍射波。这个光波根据惠更斯原理继续传播，与原来物体在原来位置发出的光波相同，仅仅是振幅按一定比例改变，位相改变180度。因此全息照片后面的观察者对这个光波方向观察时，可以看到原来物体的三维立体像。如图所示： 第三项与物光波的公轭光波O*有关。它是因衍射而产生的另一个一级衍射波，称为孪生波。这意味着在须向的相反一侧会聚称一个共轭的实像。 3、实验条件 为了实现全息照相，实验装置必须具备下述的三个基本条件： ①一个好的相干光源。全息原理在1948年就已提出，但由于没有合适的光源而难以实现。激光的出现为全息照相提供了一个理想的光源，这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性。本实验用多纵模He-Ne激光器，其波长为632.8 nm，其相干长度约为20 cm。为了保证物光和参考光之间良好的相干性，应尽可能使两光束的光程接近，一般要求光程差不超过4cm，以使光程差在激光的相干长度内。 ②一个稳定性较好的防震台。由于全息底片上所记录的干涉条纹很细，相 当于波长量级，在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，不能形成全息图，因此要求整个光学系统的稳定性良好。从布拉格法则可知： 条纹宽度，由此公式可以估计一下条纹的宽度。当物光与参考光之间的夹角时，，则。可见，在记录时条纹或底片移动1 ?m，将不能成功地得到全息图。因此在记录过程中，光路中各个光学元件（包括光源和被摄物体）都必须牢牢固定在防震台上。从公式可知，当角减小时，d增加，抗干扰性增强。但考虑到再现时使衍射光和零级衍射光能分得开一些，角要大于300，一般取450左右。还有适当缩短曝光时间，保持环境安静都是有利于记录的。 ③高分辨率的感光底片。普通感光底片由于银化合物的颗粒较粗，每毫米只能记录几十至几百条，不能用来记录全息照相的细密干涉条纹，必须采用高分辨率的感光底片（一般采用条纹宽度d的倒数表示空间频率或感光材料的分辨率）。我们采用的是天津感光胶片厂出品的GS-I型红光干版。其极限分辨率为3000条每毫米。 其实，要获得最终的全息图，充分了解和学习感光底片的显影、定影、冲洗等有关摄影的暗室技术知识也是不可缺少的。 三、实验的具体内容 全息照相包含两个过程：光的干涉和衍射。 1.全息照相 （1）设计光路系统如下图，打开激光光源预热，激光器的电流指示为6～7mA，光路系统应该满足下列条件： (1)调节防震台。使防震台上的扩束镜、分束镜、全反射镜如下图形成等腰三角形放置，气嘴应向外。然后再把钢板压上。用水平仪测量钢板的水平度，如果不平，可稍稍调节，直到调平为止。 (2)打开激光器，参照图摆好光路，使光路系统满足下列要求： （1）物光和参考光的光程大致相等； （2）经扩束镜扩展后的参考光应均匀照在整个底片上，被摄物体各部分也应得到较均匀照明。 （3）使两光束在底片处重叠时之间的夹角小于30度为宜。 （4）在底片处物光和参考光的光强比约为1:2 ～ 1:6，具体要视情况而定。 (3)关闭室内照明灯，用光电池测量放感光板处参考光束和物光光束的强度，以检验发光强度比是否符合要求。曝光时间应该控制在8～10s之间。 (4)关闭快门挡住激光，将底片从暗室中取出装在底片架上，应注意使乳胶面对着光的入射方向。静置三分