全息照相
大学物理实验全息照相
目录
• 引言 • 全息照相的原理和技术 • 大学物理实验中的全息照相 • 全息照相的未来发展 • 结论
引言
01
全息照相的原理和历史
原理
全息照相是一种记录并重现三维图像 的技术，通过使用相干光照射物体， 将物体的反射光和参考光干涉并记录 在感光材料上，形成全息图。
历史
全息照相技术最早由匈牙利物理学家 丹尼斯·加波于1947年提出，但直到 1960年代激光的出现，才使得全息照 相技术得以广泛应用。
实验结果
通过全息照相实验，可以得到物体的三维图像，图像的清晰度和深度感较强，能够观察到物体的细节和结构。
数据分析
通过对实验结果进行测量和分析，可以计算出全息图的分辨率、衍射效率等参数，评估全息图的质量和效果。同 时，通过对实验数据的分析，可以进一步了解全息照相的原理和技术特点，提高对物理实验的理解和掌握能力。
光波在传播过程中表现出周期性 的振动，具有波长、频率等波动 特性。
光的干涉
当两束或多束相干光波相遇时， 它们会相互叠加产生加强或减弱 的现象，形成干涉图样。
全息照相的记录和再现过程
全息照相的记录
通过使用相干光源和光敏材料，将物体的反射光或透射光与 参考光束干涉，将干涉图样记录在光敏材料上形成全息图。
全息照相的未来发展
04
全息显示技术的发展
3D全息投影
利用先进的光学技术和投影设备，实现全息图像的立体显示，为观众提供更为逼真的视 觉体验。
动态全息显示
研究和发展动态全息显示技术，使全息图像能够动态变化，满足更多应用场景的需求。
全息存储和通信技术的发展
大容量全息存储
利用全息技术实现大容量数据存储，提高数据存储密度和可靠性。
全息照相和普通照相的区别物理实验
全息照相和普通照相的区别物理实验全息照相（Holography）和普通照相是两种不同的成像技术。
全息照相是由匈牙利物理学家Dennis Gabor于1947年发明的一种全息成像技术，它通过记录物体的干涉波面来生成具有三维效果的图像。
普通照相是利用光学原理通过透镜将被摄物体的光线聚焦在感光材料上进行记录的过程。
而全息照相则是使用分光技术将光线分为参考光和物体光，将这两束光交叉干涉，形成一个全息图。
具体来说，全息照相与普通照相的区别有以下几个方面：1. 信息量：普通照相只记录了物体的亮度和颜色信息，而全息照相则能够记录物体的全部光波信息，包括相位和振幅等。
因此，全息照相能够提供更多的细节和立体感。
2. 三维效果：普通照相只能产生二维图像，而全息照相能够生成具有立体感的三维图像。
因为全息图是通过记录物体的干涉波面来实现的，可以通过改变观察角度来观察物体的不同部分，从而产生立体效果。
3. 重建质量：全息照相的重建质量较高，能够保留更多的细节和信息。
而普通照相由于受到透镜的限制和光的衍射等因素的影响，重建图像的质量较低。
对于物理实验来说，我们可以通过以下步骤来观察和比较全息照相和普通照相的差异：1. 实验装置：准备一个全息照相装置和一个普通相机。
2. 光源：使用一束单色光作为光源，这样可以更清晰地观察干涉现象。
3. 对象：选择一个具有细节和纹理的物体作为被摄物体，如一个雕塑或一个有特殊图案的物体。
4. 全息照相实验：将被摄物体放置在全息照相装置中，通过分光技术分成参考光和物体光，并记录干涉波面。
5. 普通照相实验：将被摄物体放置在普通相机前，调整焦距和曝光时间等参数，进行拍摄。
6. 结果比较：观察并比较全息照相和普通照相的结果。
全息照相所得的图像将具有立体感和更多的细节，而普通照相所得的图像则较为平面且细节较少。
通过这个物理实验，我们可以更直观地了解全息照相和普通照相之间的区别，并深入理解全息照相的原理和应用。
全息照相学
全息照相学1. 引言全息照相学是一门研究全息照相技术的科学，它利用激光、光学元件和全息记录材料，通过记录光波的幅度和相位信息，再现物体的三维图像。
全息照相技术具有很高的信息密度，可以存储大量的数据，因此在信息存储、信息安全、军事、医疗等领域有着广泛的应用。
2. 全息照相原理全息照相技术是基于光的波动性质的。
光波是一种电磁波，它在传播过程中会表现出波动现象，如干涉、衍射和偏振等。
全息照相就是利用这些波动现象，记录下物体的三维图像。
全息照相的基本原理是干涉原理。
当物体发出的光线经过一个光学系统（如透镜、反射镜等）后，会形成物体的像。
同时，另一束参考光也会经过同样的光学系统，形成参考光束的像。
这两束光线在空间中相遇，会发生干涉现象，形成干涉条纹。
这些干涉条纹就是全息图像。
3. 全息照相系统全息照相系统由光源、光学系统、全息记录材料和再现装置组成。
3.1 光源全息照相常用的光源是激光。
激光具有单色性好、相干性好和方向性好的特点，可以产生稳定的干涉条纹。
3.2 光学系统光学系统主要包括透镜、反射镜、分束器、合束器等元件。
它们的作用是控制光线的传播方向和相位，形成干涉条纹。
3.3 全息记录材料全息记录材料是全息照相的关键，它可以直接记录下干涉条纹。
常用的全息记录材料有胶片、晶体和光敏材料等。
3.4 再现装置再现装置主要用于再现全息图像。
它由光源、光学系统和全息图像显示装置组成。
当再现光源照射到全息记录材料上时，全息图像会被重建出来。
4. 全息照相技术全息照相技术包括全息图的拍摄、处理和再现等过程。
4.1 全息图的拍摄全息图的拍摄主要包括以下步骤：1.准备物体和光源；2.用光学系统将物体发出的光线和参考光束聚焦在全息记录材料上；3.调整光学系统，使物体和参考光束的干涉条纹清晰地记录在全息记录材料上；4.关闭光源，取出全息记录材料，结束拍摄。
4.2 全息图的处理全息图的处理主要包括去噪、增强和重构等操作。
处理方法有数字处理和光学处理两种。
全息照相实验
全息照相实验简介全息照相是一种利用相干光的特性记录和重现物体的三维形态的技术。
通过全息照相，我们可以得到一张物体的全息图，这张全息图可以在透明介质（如光像玻璃）上显示出物体的全息图像，且不受观察角度的限制。
全息照相在科学、工程和艺术等领域都有广泛应用。
在本文档中，我们将介绍如何进行全息照相实验，包括所需材料、实验步骤和注意事项等内容。
实验材料•全息照相板（光像玻璃）•激光器•可调谐透镜•物体（可以是任意三维物体）实验步骤1.准备工作：将实验所需材料准备齐全，并确保实验环境光线暗，以避免外界干扰。
2.激光器设置：将激光器设置在合适的位置，并调整激光器的位置和角度，以使激光束直接照射到全息照相板上。
3.调整透镜位置：使用可调谐透镜，将透镜放置在全息照相板的前方，并调整透镜的位置，使激光束通过透镜后成为平行光束照射到全息照相板上。
4.摆放物体：选择一个适当的物体放置在激光束的路径上，确保物体在光路中心。
5.进行曝光：将激光器打开，使激光束照射到物体上，然后关闭激光器。
在关闭激光器后，保持物体静止不动。
6.曝光时间：根据物体和激光器的特性，设置适当的曝光时间。
曝光时间过长会导致图像模糊，曝光时间过短则无法记录到足够的信息。
7.固定全息照相板：在曝光后，使用相应的固定方法将全息照相板固定在原位，防止其移动和震动。
8.重现全息图：将固定好的全息照相板放置在一个合适的照明条件下（如激光光源），通过透射或反射方式观察全息图像，可看到物体的三维形态信息。
注意事项1.实验过程中需要注意激光器的使用安全。
避免直接照射到眼睛和皮肤，以免造成伤害。
2.全息照相板需要避免接触到油脂和灰尘等污染物，以保持其清洁度。
3.在曝光过程中要确保物体静止不动，避免全息照相板晃动或移动，以免影响曝光效果。
4.调整透镜的位置和角度时，要谨慎操作，以免破坏透镜或全息照相板。
5.曝光时间的选择需要根据实际情况进行调整，可以通过试验和实践来获得最佳曝光效果。
全息照相大学物理实验总结8篇
全息照相大学物理实验总结8篇篇1引言全息照相技术是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维图像的技术。
在大学物理实验中，我们通过实验操作，对全息照相技术有了更深入的了解和掌握。
本文将对全息照相的实验过程进行总结，并分析实验结果及结论。
一、实验原理全息照相的原理是利用光的干涉和衍射原理，通过记录物体发出的光波的振幅和相位信息，再利用这些信息还原出物体的三维图像。
在实验中，我们需要使用激光器发出激光，照射到物体上，物体反射的光波会携带物体的振幅和相位信息。
这些信息会被记录在全息胶片上，形成全息图。
二、实验步骤1. 准备实验器材：包括激光器、全息胶片、支架、物体（如字母表、小物件等）。
2. 安装激光器：将激光器固定在支架上，调整激光器的角度和位置，使其发出的激光能够照射到物体上。
3. 放置全息胶片：将全息胶片放置在激光器和物体之间，调整全息胶片的位置和角度，使其能够记录物体发出的光波信息。
4. 照射物体：打开激光器，照射物体，使物体反射的光波照射到全息胶片上。
5. 记录全息图：当全息胶片记录足够的光波信息后，关闭激光器，并将全息胶片取出保存。
6. 再现图像：将全息胶片放置在再现台上，利用激光器发出的再现光照射全息胶片，即可观察到物体的三维图像。
三、实验结果及分析1. 全息图记录结果：通过实验操作，我们成功记录了物体的光波信息，形成了全息图。
全息图上的条纹清晰可见，分布均匀。
2. 再现图像结果：当我们使用再现光照射全息胶片时，能够清晰地观察到物体的三维图像。
图像的立体感强，细节清晰可见。
3. 实验误差分析：在实验过程中，可能存在一些误差因素影响实验结果。
例如，激光器的角度和位置调整不准确可能导致光波信息记录不完整；全息胶片的位置和角度调整不准确可能导致图像变形或模糊等。
因此，在实验过程中需要仔细调整实验器材的位置和角度，以获得最佳的实验结果。
四、结论与展望通过本次全息照相大学物理实验，我们深入了解了全息照相技术的原理和实验过程。
全息照相技术
全息照相技术建电131徐芳勤02内容摘要：全息照相是应用光的干涉来实现的，它用激光作光源，通过全息记录和再现过程实现，全息照相较之普通照相有许多优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息，是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。
全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。
全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。
为了满足产生光的干涉条件，通常要用相干性好的激光作光源，而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。
感光片显影后成为全息图。
所以全息照相技术有重要的实际应用。
关键词：全息照相，波的干涉，全息照片，全息摄影引言：我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。
从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波不同，光的特征主要取决于光波的振幅、相位、和波长。
如果能看到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三维像，这就是全息术。
全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展，已经被广泛应用于近代科学研究和工业生产中。
1947年匈牙利出生的英国物理学家D.伽柏（D.Gabor）最先提出全息术的设想，意图提高电子显微镜的分辨本领。
方法是完全撇开电子显微物镜，用胶片纪录经物体衍射的末聚焦的电子波，得到全息图。
1962年苏前联科学家U.丹尼苏克（Denisyuk)提出了反射全息图的方法，第一次用普通的白织灯照明全息图观察到全息像。
1965年，R.L.鲍威尔，K.A.斯泰特森提出全息干涉术。
物体在施加应力前后经过两次全息曝光，再现的全息像上的等高线显示物体变形的状况。
1968年，S.A.本顿发明彩虹全息术，由于可用白光观察全息图，看到记录物体的彩虹像，成为显示全息术的重要进展。
它使后来通过模压技术批量生产全息图成为现实。
从此全息术才真正的走出实验室，在生产实践和科学研究领域中成为了重要角色，以全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等各种形式存在。
全息照相
全息照相及其应用一、全息照相概述：随着信息光学的发展,全息术的出现使照相技术进入了一个新的时代,获得逼真的三维图像成为可能。
20 世纪60 年代以后,激光的出现使全息研究工作得到迅速发展,全息图再现物体三维像的能力是其它技术无法比拟的。
因此,全息术在现代成像理论中占有重要位置。
全息照相原理是1948年Dennis Gabor 为了提高电子显微镜的分辨本领而提出的。
“全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。
照相技术是利用了光能引起感光乳胶发生化学变化的原理，变化的强度随入射光强的增大而增大。
普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波的强度决定。
而全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录了入射光波的相位。
所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。
全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。
激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上。
另一束直接照到感光胶片即全息干板上。
当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。
二、全息照相原理：普通照相是根据透镜成象的原理,使物体成象在感光底片上,把物体的形象记录下来。
普通照相底片上记录的只是物体表面发光或反射光的强度,也就是说只记录物光波的振幅信息,所以普通照相没有立体感。
而全息照相是根据光的干涉原理,采用物光和参考光进行干涉的方法,以干涉条纹的形式记录物光波的全部信息的。
全息照相分两个过程:第一过程是摄制全息图,也叫波前记录。
如图1所示相干光源(激光)照射物体,从物体表面反射的光波照射全息底片上,称为物光;光源的另一部分直接照射到全息底片上,称为参考光。
两束光在底片上进行迭加产生干涉条纹,这些干涉条纹记录下来就是全息图。
第二过程为波前再现,当把全息图放回原光路,用参考光照射时,全息图上明暗变化的干涉图样和光栅一样产生衍射现象,在全息图后面会出现一系列衍射光波,其中保持原来参考光照射方向的是0级衍射光波,在0级衍射光波的两侧还有1级、2级以及更高级的衍射光波(当然高级衍光很快衰减)。
全息照相
[010223] 全息照相全息照相普通摄影是利用照相机将物体发出（或反射）的光波记录在感光材料上，由于它只记录了物体光波的强度因子（振幅信息），而失去了反映物体景深的位相因子（空间信息），因而普通照片看上去是平面的，失去了原有物体的立体感，所以普通照片不能完全反映被摄物体的真实面貌。
为了得到物体的真实像，我们必须同时记录物体光波的全部信息——振幅和位相。
全息摄影就是利用光的干涉和衍射原理，引进与物体光波相干的参考光波，用干涉条纹的形式记录下物体光波的全部信息。
即利用干涉原理把物体上每一点的振幅和位相信息转换为强度的函数，以干涉图样的形式记录在感光材料上。
经过显影和定影处理，干涉图样就固定在全息干板(胶片)上了，这就是我们通常所说的三维全息照片。
通过光的衍射即可再现物体的三维立体像。
［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。
［仪器与用具］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。
［原理］我们知道，物体所发出的光，它的全部信息可用光波的振幅和位相来描述，光强与光波的振幅有关，而距离则与位相有关，所谓全息图即所记录的图像既包含光强信息又包含位相信息，那么用什么方法可以把光波的振幅和位相同时记录下来呢？也就是说把物体所发射或反射的光的全都信息记录下来呢？这就是本实验所要解决的问题。
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。
全息照相
全息照相，一种不用透镜而能记录和再现物体的三维(立体)图像的照相方法。
它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来，又能在需要时再现出这种光波的一种技术。
编辑词条全息照相开放分类：力学名词土木工程名词基本物理概念物理学物理学名词全息照相，一种不用透镜而能记录和再现物体的三维(立体)图像的照相方法。
它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来，又能在需要时再现出这种光波的一种技术。
编辑摘要目录[隐藏]1 创始人2 原理3 全息照片4 应用领域5 配图6 相关链接7 参考资料全息照相 - 创始人Dennis Gabor全息照相原理是1948年Dennis Gabor 为了提高电子显微镜的分辨本领而提出的。
“全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。
丹尼斯·伽柏(Dennis Gabor，1900年6月5日—1979年2月9日），英国籍匈牙利裔物理学家，因发明全息摄影而获得1971年诺贝尔物理学奖。
1947年，伽柏在从事提高电子显微镜分辨本领的工作时，受布喇格在X射线金属学方面的工作和泽尔尼克引入相干背景来显示位相的工作的启发，提出了全息术的设想并用以提高电子显微镜的分辨本领。
这是一种全新的两步无透镜成像法，也称为波阵面再现术。
整个过程由两步——波阵面记录和波阵面再现——来完成。
在波阵面记录过程中，引入适当的相干参考波，使它与物体衍射（或散射）的光（物光）相干涉，把这个干涉场记录下来，即可得到一张全息图。
全息图是与物体毫不相似的干涉图，它上面不仅记录了物光的振幅信息，而且也把普通照相过程丢失的位相信息记录了下来；在波阵面再现过程中，利用适当的相干再现光，照射全息图，以便得到物体的实像或虚像。
1948年，伽柏利用水银灯首次获得了全息图及其再现像，从而创立了全息术。
随后不久，他又进一步指出了全息术的三个方面的应用前景，即全息干涉量度术、全息光学元件和全息信息存储。
全息照相印刷名词解释
全息照相印刷名词解释一、概述1、全息照相术(holography)是指应用光的干涉和衍射原理，将物体发出的光波以干涉条纹的形式记录下来成为“全息图”，并在一定的条件下再现出原物逼真的三维衍射图像的技术。
由于记录了物体光波的振幅和位相信息，因而称为全息术或全息照相术。
“全息”即全部的信息，既包含振幅信息，又包含位相信息。
2、全息照相印刷是指由激光摄影形成的干涉条纹，变换为图像显现于特定承印物的复制技术。
3、发展历程随着光学技术的发展，80年代在印刷工业领域出现了一项新的印刷工艺，能够在二维载体上清楚并且大量地复制出三维图像，这项新印刷工艺就是全息印刷技术。
全息印刷（Hoolgraphic Printing）是以全息摄影为基础发展起来的。
1948年英国物理学家丹尼斯·加柏(Denis Gabor)发明了全息照相术。
所谓全息照相就是能记录与再现物体三维立体信息的照相方法。
因为当时没有理想的光源，故全息摄影技术的发展基本上处于停滞状态。
直到1960年激光问世以后，由美国E·N·Leith和J·V·Pahieta二人在1963年以激光为光源制成世界上第一张全息照片证实了加柏的理论以后，才使全息摄影技术的研究和开发迅速发展起来。
全息照相与普通照相不同。
普通照相通过照相镜头或摄影机镜头把景物上各点反射来的光记录在感光底片上。
感光底片上记录的只是光的强弱（即光线的振幅）。
因为普通照相仅把景物散射光的振幅记录下来，所以得到的是与真实物体相差很大的二维图像。
4、全息照相印刷的工艺流程全息照相印刷是把由激光摄影记录下来的全息图像，大量复制在特定的承印材料上的技术。
全息摄影→涂布导电层→电铸镍版→剥离→压印复制→真空镀铝→涂布复合→分切5、用途防伪、装饰、广告、储存等二、基本原理1、全息照相的基本原理由于现有的记录介质只对光强有响应，而对位相变化无反应，因此，要记录光波的位相，就需要设法把位相关系转换成光强(即振幅)变化。
全息照相大学物理实验总结6篇
全息照相大学物理实验总结6篇篇1一、实验目的本次大学物理实验的主要目的是掌握全息照相的基本原理、技术及其相关应用。
通过实验操作，加深对波动光学知识的理解，培养实验技能与创新意识。
二、实验原理全息照相是一种利用光的干涉与衍射原理记录物体三维信息的技术。
全息照片上记录着物体光波的振幅与相位信息，通过复现过程，可以再现物体的三维立体图像。
本次实验将通过实际操作，了解全息照相的实验步骤及注意事项。
三、实验步骤1. 准备实验器材：激光器、全息底片、干涉仪、待拍摄物体等。
2. 调整激光器与干涉仪，使其产生相干光束。
3. 将待拍摄物体置于相干光束之间，记录物体光波的振幅与相位信息。
4. 曝光后的全息底片进行显影、定影处理。
5. 在特定的角度与光源下，观察全息照片，再现物体的三维立体图像。
四、实验结果与分析1. 实验结果经过实验，我们成功拍摄了全息照片，并在特定条件下成功复现了物体的三维立体图像。
实验过程中，我们观察到了清晰的干涉条纹，验证了光的干涉现象。
同时，通过对全息照片的再现，验证了全息照相技术的有效性。
2. 实验分析在实验过程中，我们需要严格控制实验条件，如光源的稳定性、干涉仪的调整等。
此外，全息底片的处理也是实验成功的关键。
显影、定影过程中的温度、时间等因素都会影响实验效果。
在实验过程中，我们还需了解全息照相技术的局限性，如拍摄角度、光源波长等对再现图像的影响。
五、实验总结本次大学物理实验让我们深入了解了全息照相的基本原理与技术。
通过实验操作，我们掌握了全息照相的实验步骤及注意事项，验证了光的干涉现象和全息照相技术的有效性。
同时，实验过程中也锻炼了我们的实验技能与解决问题的能力。
在实验过程中，我们需要注意以下几点：首先，要严格控制实验条件，确保实验的准确性；其次，要熟练掌握实验器材的使用，确保实验安全；最后，要善于观察、分析实验结果，得出正确的结论。
通过本次实验，我们不仅学到了全息照相技术的基本知识，还了解了其在实际应用中的价值。
全 息 照 相
固体激光器 液体(染料)
半导体激光器: 受激辐射,砷化钾,相干光,激光LD 半导体激光器 半导体发光二极管:自发辐射,砷化钾化合物,非相 干光,荧光,LED
2）记录介质 要求: 感光度高,分辨率高,衍射效率高.
(1) 银盐记录介质 卤化银干版 全息I~IV型 I 型 632.8nm, II型 694.3nm III型 488.0，514.5nm IV型 441.6nm
3)像面全息图
<7>彩虹全息几种照相方法
4)二步彩虹全息图
第一步
第二步
<7>彩虹全息几种照相方法
5)一步彩虹全息图
<7>彩虹全息几种照相方法
6)合成彩虹全息图
<7>彩虹全息几种照相方法
合成彩虹全息的再现装置
欣赏
<7>彩虹全息几种照相方法
前四种只有彩虹,但立体感差,后两种,立体感较 强.目前做大面积的彩虹全息多用重铬酸明胶板 (用氩离子激光器作光源) ,全息图是浮雕型,位 相型,衍射效率高,但也有其缺点:
拍摄过程利用的是光的干涉原理
从光源射出的两束光通过分束镜（分光 镜）,把一束分成两束，这两束光频率、振 动方向都相同，位相也稳定. 这两束光的光程差（即物光所走的路程和 参考光所走的路程之差）必须小于光源的 相干长度（每个光源都有固定的相干长 度）.
拍摄过程利用的是光的干涉原理
再现(看照片)利用的是光的衍射原理 因为全息照相, 一路是参考光,一路是物光， 这两束光具有一定的夹角，一定的分光比， 在一定的时间内曝光，经冲洗后晾干，这张 全息图（全息照片）就是一张复杂的光栅。 这个复杂光栅具有光栅的特点，如当一束光 照在光栅上时，光栅产生衍射，分级等。全 息图也具有这个特点，当光照上后，也衍射， 我们看到的虚像就是一级衍射的像，在人体 还有一个实像，也是一级衍射的像，这是级 级，由于物光与参考光夹角大，光栅间距小， 条数多，衍射级拉的很远。
三节全息照相Holography
8.9 全息照相 ( Holography )
再现： 图（b）是再现方式。用同样的相 干光束作参考光束，照在D上，由于光栅（干 涉条纹）的作用出现衍射光波，形成一个虚像 和一个实像。虚像位于S2原来的位置，实像在 虚像的共轭位置。
易于复制
4. 应用 ( Application ) 8.9 全息照相 ( Holography )
全息干涉测量
一次曝光法：记录物体的全息底片，放回 原来的位置，经参考光得到的再现像与原物体 重叠在一起。如物体的形状发生微小的变化， 物体光波与再现光波将形成干涉条纹。
二次曝光法：在一张底片上对物体作两次 全息图。如物体发生变化，再现时干涉条纹的 图案代表物体的形变。
8.9 全息照相 ( Holography )
பைடு நூலகம்
8.9 全息照相 ( Holography )
3. 全息照相的特点 8.(9Fea全tu息res照of相holo(grHapohliocgriampahgye )
立体像 全息照片中的每一小部分都可以再现完整的 像 同一张底片上可多次曝光，重叠许多像
1. 全息照相的原理 ( Principle of holography )
普通摄影（照相，电影，电视）只记录光 的强度，即景象反射的与振幅平方成正比的光 强。所以只记录物体光波的强度（振幅）信息。
全息照相：既记录光波振幅信息，又记 录光波相位信息。
8.9 全息照相 ( Holography )
8.9 全息照相 ( Holography )
全息摄影
CristalLine的特色 是有极佳的透视效果， 因此观看者可以透视到 屏幕后面的物体，在投 影机把图像投射到屏幕 上的时候，屏幕后方的 人也能看到屏幕前方的 事物。由于屏幕的通透 性，当人们看到屏幕上 的影像时，会产生人物、 动画或景象漂浮或悬浮 在空中的感觉。
j r x, y R x, y Ar x, y exp
两相干光波在记录平面上的合光场的复振幅分布为：
u x, y O x, y R x, y
所以，合光场的光强分布为：
I x , y u x , y u x , y A0 x , y Ar x , y O x , y R x , y O x , y R x , y
2、全息照片具有可分割的特性,即它一旦被弄碎(或被遮盖、或玷污了一部 分) ,局部碎片仍能再现出被摄物完整的形象。
3、全息照片所再现出的被摄物像的亮度可调,因为再现光波是入射光的一 部分,再现光越强,再现的像就越亮。 4、全息照片再现像可以被放大和缩小。用不同波长的激光照射全息照片, 由于与拍摄时所用激光的波长不同,再现像就会发生放大或缩小(这是波长 放大或缩小的结果) 。 5、同一张全息干版允许进行多次曝光记录。
全息术其它方面应用
• 利用全息照相可以进行显微放大。不仅如此，还能有效地提高 电子显微镜的分辨本领，扩大视场深度。
• 利用体全息图的角度选择性和颜色选择性，可以在一张全息图 中贮存许多景物信息。这只要在拍摄每一景物时，把全息底片 的位置转动一下就行。同样，在再现时，只需将全息图放在激 光束中转动，就能把各景物互不干扰地相继显现出来。人们正 在根据体全息图的这种特性研制新型的立体电影和立体电视。
2 2 2 2
全息照相
全息照相光是一种电磁波，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。
全息照相虽然也是一种照相过程，但在概念上同普通照相根本不同。
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。
全息照相记录的不是物光的强度分布，而是干涉条纹。
干涉条纹的可见度反映了物光波的振幅，干涉条纹的疏密和取向则由物光波的波长和相位决定。
物体上每个点发出的光波记录在整个底片上，换言之，底片上的每个点都记录了所有物点发出的光波。
这样用干涉法把物光波场的“全部信息”都记录下来所获得的照片，称为全息照片或全息图。
由全息图可以再现物光波，从而形成与原物体逼真的三维像。
这个物光波的完整记录与再现的过程，便称为全息术或全息照相。
全息图上的每一点都携带有被摄物的全部信息，全息摄影图具有可分割性，分割后的每一小块干板都可再现完整的物体像。
全息照相的基本原理是以光波的干涉和衍射为基础的，1948年物理学家丹尼斯·盖伯（Dennis Gabor ）首先提出一种无透镜两步成像法，称作波前再现或全息术，他的目的是想利用全息术提高电子显微镜的分辨率，在布喇格（Bragg ）和泽尼克（Zernike ）的研究基础上，盖伯找到了一种避免位相信息丢失的技巧。
但是由于这种技术要求高度相干性及高强度的光源而一度发展缓慢。
整个50年代，一些科学家大大扩展了盖伯的理论并加深了对这一新的成像技术的理解。
直到1960年第一台激光器问世，解决了相干光源问题，继而在1962年美国科学家利思（Leith ）和乌帕特尼克斯（Upatnieks ）提出了离轴全息图以后，全息技术的研究才获得突飞猛进的发展，并越来越为人们所重视。
第六章 全息照相
全息图 扩束镜 实象 实象 接 收 屏
全息图
接 收 屏
屏的位臵不同 像的大小不同
激光再现
扩束镜
激光
全息图
用不同角度观察再现物象，可看到物体的 不同部位。
汞灯再现
狭缝 汞灯
全息图
用汞灯再现可呈现出由汞灯光谱组 成的物体的彩色图象。
6.1.3.4.全息照相的特点
（1）普通照相以光的直线传播、光的反射和折射等几何光学的 规律为基础，全息照相以光的干涉和衍射等物体光学规律为基础 （2）普通照相得到的是物体的平面像；全息照片所再现的物体是 逼真的三维立体图象。
6.1.3.1 物体波前的记录
c’ C’ b’ B’ a’ A’ c C b B a A
R
O zo
z
图6.1.3 波带板 图6.1.2物点O的记录 物光波波前信息包括光波的振幅和相位。 干涉法是将空间相位调制转换为空间强度调制的标准方法。 波前记录过程如图6.1.2所示。设O点是一个物点，发射一个球面 波照射到记录介质H上，其中AA’,BB’和CC’（实线）分别是球面 光波在某一时刻的波峰，aa’,bb’和cc’（虚线）分别是波谷，另有 一参考光波R,为方便，射正入射的是平面波，如果物点光波和平 面参考光波是完全相干的，则此时两束光波将在记录介质上产生 相干叠加。A、B、C处干涉加强，光强最大；a、b和c处干涉相
6.1.1 什么是全息照相？
既记录振幅又记录位相的照相术称为全息照相(Holography). 全息照相与普通照相技术相比，在原理上有着根本的区别。 普通摄影技术是利用光学透镜的物像变换作用，把物体所 发出(或反射)的物体光波经透镜形成像，记录在照相底片上， 再在照相纸上显现出物体的平面像。而全息照相方法记录 的并不是经透镜形成的物体的平面像，而是在空间传播的 物体光波的波前复振幅分布。它不仅在感光底片上记录了 物光的光强分布，而且还记录了物光的位相分布，也就是 把物光的所有信息全部记录了下来。这种记录后的底片， 经过一定的“再现”手续，即使物体已经移去，只要照明 这个底片就能实现“再现”原物体光波的波前。用眼睛观 察，就能看到原物体逼真的立体像。
全息照相的基本原理
光缝透过的光形成的衍射条纹会使人眼
感到原来的O点处有一发光点O’。所有
发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到
一个处于原来位置的完整的立体虚像。
全息 照相 的特
点
1.全息照片衍射形成 的立体虚像是一个真 正立体的,当人眼换一 个位置时,便可以看到 物体的侧面像,即物体 上原来被挡住的部分 也可以看到。
2.即使是全息照片的 一块残片,也可以看到 整个物体的立体象.因 为拍摄照片时,物体上 的点发出的物光在整 个底片上处处与参考 光发生干涉,也就是说, 在底片上处处都有某 一点的记录。
全息 照相 的拍 摄原
理
设a、b为相邻的两暗纹,由干涉知：a 、 b两处的物光与参考光必须都反相.因 为a b两处的参考光相同,所以其物光 的波程差为λ.由几何关系知:
sind x.
d / sin x
由此可知: 当θ不同时,物光与参考 光形成的干涉条纹的间距也不 同,而θ 的大小又可以反映出物光光波的相位.; 再根据条纹的方向即可确定出物体的 前后,上下,左右的位置.
观察全息照片的光路 图如下：
全息 照相 的观 察原
理
全息 照相 的观 察原
理
全息照片不同于普通照片,其底片不显示 物体的形象,而是干涉条纹叠加后的图像。
冲洗时只是改变了不同部分的透光性。
观察时,需利用与拍照时同频率的光的衍 射原理。仍考虑相邻的两条纹a和b,此时 二者为两透光缝。由惠更斯-菲涅耳原理 知:处于同一波阵面上的a、 b可以当成 子波波源,其强度皆为激光光源的强度。 沿原来从物体上O点发来的物光的方向 的两束衍射光,由几何知识知其光程差恰 为λ。由发光点O在底片上各处造成的透
11-全息照相
实验十一全息照相英国科学家丹尼斯·伽柏(Dennis Gabor)在1948年提出了新的两步无透镜成像法—波前重现原理。
伽柏通过实验发现，如果有一个合适的相干参考波和一个物体衍射波同时存在，此衍射波的振幅和位相的信息就能被完全记录下来。
伽柏还证明了这样记录下来的全息图（hologram）通过相干光照射全息图可得到原来物体的像。
由于受光源条件的限制，在激光出现以前，全息术的研究进展缓慢，在1960年激光器诞生之后，提供了理想的相干光源，全息术得到迅速发展。
全息术在干涉计量、信息贮存、光学滤波等方面获得了广泛的应用，已成为一种有效的光信息贮存和显示技术。
伽柏因此获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。
本实验通过拍摄三维物体的全息图并重现其立体图像，从中理解全息照相的原理及其特点，了解全息照相的拍摄过程和摄影暗室操作技术，为进一步学习和开拓应用这一新技术奠定初步的基础。
【实验目的】1．了解全息照相基本原理。
2．熟悉全息照相的实验技术。
3．观察和分析全息照相的成像特性。
【实验原理】1．什么叫全息照相？全息照相和一般照相的区别我们知道普通照相是把来自物体的光波(简称物光)通过照相机镜头成像，在照相机底片平面上将物体发出或散射的光波的强度分布记录下来，我们称它为一步成像。
见图1。
因为底片上的感光物质只对光强度有响应，而光波的位相分布没有被记录下。
因此普通照相所得到的是物体的二维平面图像，物体的三维特征消失了，它所记录的只是物体的光强分布，也即只记录物光的振幅，而没有把物光的全部信息(振幅和位相)记录下来。
全息照相则完全不同，它不用照相机镜头或其他成像装置，而是利用干涉和衍射的原理来记录和再现物体的光波，因而是一种完全新型独特的照相技术。
它用干涉的方法把被摄物体的光波的全部信息——振幅和位相都记录下来，因而称为全息照相。
在全息底片上图1丝毫看不出被摄物体的像，而只是一些互相重叠杂乱的干涉花样。
当要观察被摄物体时，可利用衍射现象，把物体光波重新再现出来。
全息照相
全息照相与普通照相的区别
全息照相过程分记录、再现两步，它是以干涉、 衍射等波动光学的规律为基础的。 全息图所记录的是物体各点的全部光信息，包 括振幅和相位。 全息照相过程中物体与底片之间是点面对应的 关系，即每个物点所发射的光束直接落在记录 介质整个平面上。反过来说，全息图中每一个 局部都包含了物体各点的光信息。 全息图能完全再现原物的波前，因而能观察 到一幅非常逼真的立体图像。 全息照相是干涉 , 因此要求光源有很高的相干 性。光源的相干长度越大、波前上相干区越大， 就能越有效地实现全息照相。 普通照相过程是以几何光学的 规律为基础的。 普通照相底片记录的仅是物体 各点的光强（或振幅）。 普通照相过程中物像之间是点 点对应的关系，即一个物点对 应像平面中的一个像点。 普通照相得到的只能是二维的 平面图像。 普通照相只是像的强度记录， 并不要求光源的相干性，用普 通光源就可以了。
全息照相特点
三维立体性 可分割性 可重复记录，同一张底片可多次曝光，重 叠许多像 显微性 保密性和防伪性 易于复制
全息的种类和应用
全息图的基本类型
1.同轴全息图 2.离轴全息图 3.菲涅耳全息图 4.傅里叶变换全息图 5.像全息图 6.彩虹全息图 7.体积全息图
全息照相的应用
1.全息显示 2.模压全息 3.全息光学元件 4.全息干涉计量 5.全息信息存储 6.全息防伪 7.生物医学 8.无损检验与探伤
F-5定影液 5-10min
干
冷风
燥
脱
水
水
洗
在照相暗室中，可在暗绿灯下操作，整个过程 不能用手触摸全息干版的表面。
三维全息术光路图
反射镜 激 光 器 扩束镜
被摄物体
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全息照相【实验目的】1.了解全息照相的基本原理；2.学习全息照相的实验技术，拍摄合格的全息图；3.了解摄影暗室技术。
【实验仪器】JQX－1型激光全息实验台，He-Ne激光器，光开关及DBD－I电脑多功能曝光定时器，分束镜一个，扩束镜两个，全反射镜两个，被摄物体（如：小鸡，小鸭等）及放置物体的底座，全息干版及底架，暗室技术使用的设备。
图1 实验仪器实物图【实验原理】全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。
目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。
伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。
一、全息照相与全息照相术在介绍全息照相的基本原理之前，我们首先来看一下全息照相和普通照相有什么区别。
总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。
普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。
因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失了，不再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。
全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像（因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息），当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。
全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。
从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。
在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。
二、全息照相的基本过程具体来说，全息照相包括以下两个过程：（一）波前的全息记录利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。
通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。
典型的全息记录装置如图2所示：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。
由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。
干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图——全息照片。
所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。
显然，全息照片本身和原是物体没有任何相似之处。
图2 漫反射全息光路图（二）物光波前的再现物光波前的再现利用了光波的衍射，如图3所示。
用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。
这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。
此外还有一个实像，称为共轭像。
应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。
图3 物光波的再现三、全息照相的主要特点和应用全息照片具有许多有趣的特点：1．片上的花纹与被摄物体无任何相似之处，在相干光束的照射下，物体图像却能如实重现。
2．立体感很明显（三维再现性），如某些隐藏在物体背后的东西，只要把头偏移一下，也可以看到。
视差效应很明显。
3．全息图打碎后，只要任取一小片，照样可以用来重现物光波。
犹如通过小窗口观察物体那样，仍能看到物体的全貌。
这是因为全息图上的每一个小的局部都完整地记录了整个物体的信息（每个物点发出的球面光波都照亮整个感光底片，并与参考光波在整个底片上发生干涉，因而整个底片上都留下了这个物点的信息）。
当然，由于受光面积减少，成像光束的强度要相应地减弱；而且由于全息图变小，边缘的衍射效应增强而必然会导致像质的下降。
4．在同一张照片上，可以重叠数个不同的全息图。
在记录时或改变物光与参考光之间的夹角，或改变物体的位置，或改变被摄的物体等等，一一曝光之后再进行显影与定影，再现时能一一重现各个不同的图像。
由于具有这些特点，全息照相术现在已经得到了广泛的应用。
如前面提到的全息信息存储和全息干涉分析就是分别应用了所述的第三和第四个特点。
四、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。
全息原理是在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⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2θλd ，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︒=60θ时，nm 8.632=λ，则m d μ6328.0=。
可见，在记录时条纹或底片移动1μm ，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θ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，θ角要大于300，一般取450左右。
还有适当缩短爆光时间，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。
【实验内容与步骤】一、 调整光路1、 调好曝光装置的位置，使通过的光强最强。
曝光定时器打到调试。
2、 打开激光器，参照图1摆好光路，使光路系统满足下列要求：（1） 光通过的平面与振动台平行，即各元器件的中心在同一高度。
（2） 物光和参考光的光程大致相等，光程差最多不能超过3cm 。
（3） 使两光束达到底片时，它们之间的夹角小于450。
平台上如上图放置。
红线与绿线分别代表两条光路的光程。
可用绳子拉一拉。
夹角小于450二、拍摄1、确定曝光时间。
调好定时曝光器，设置曝光时间约为6－15s。
2、曝光定时器打到定时。
3、取来摄像胶片干板盒子和暗盒放入手套箱暗室中，在暗室中放置好干版，应注意使乳胶面朝上（即涂AgI的那一面粗糙一点对着光的入射方向）。
并记住把胶片干板盒子盖上。
再把暗盒放置好。
4、关灯。
安静一分钟。
曝光过程中绝对不准触及防震台，并保持室内绝对安静。
5、曝光10S左右后，安静一分钟取下暗盒放在手套箱暗室中，同时放入显影剂暗盒，取出暗盒中的干板放于显影剂暗盒中。
注意拿出底片之后一定要把盒子的盖子盖上。
切记切记！二、洗照片显影及定影。
放入显影剂中30秒钟，漂洗1分钟；放入定影剂中3-5分钟，漂洗1分钟；凉干或电吹风吹干。
把显影剂暗盒中的显影剂倒入小烧杯中（显影剂有腐蚀性）。
三、物像再现在激光前放置扩束镜和干版，关灯，眼睛逆着光，透过干板看，就可以看见物体的像，眼睛位置稍微变动一下，像也发生变化。
（为了保护大家的眼睛，实验采用5%的分束镜，即仅仅让5%的光线射向扩束镜。
如图所示。
如果把干板划开取一些的干涉图案，还是能看到完整的像【思考题】1.许多实验教材中强调说，物光波和参考光波的光程差要很小甚至要接近相等，请思考若使它们的光程差比较大（如：20 cm或40 cm），是不是一定得不到全息图，若有条件，不妨实际做一下实验检验你的想法。
2.在没有激光进行再现的条件下，如何检验干版上是否记录了信息？。