全息干板的时间响应特性
实验7全息照相实验
实验71全息照相实验71 全息照相实验全息照相实验一、实验目的1)通过实验加深理解全息照相的基本原理以及实验方法;2)掌握全息照片的制作方法;3)正确观察全息虚像和实像,领会并总结全息照相的特点及其与普通照相的本质区别;3)通过光路布置过程,熟悉和掌握各种光学元件的特性及其使用方法。
二、实验仪器氦—氖激光器、定时器、扩束透镜、分束镜、反射镜、白屏、干板、磁性表座、相片冲洗液、烧杯、量筒三、实验原理全息照相是以光的干涉和衍射理论为基础的波前记录和再现技术。
普通照相可以对物体的光强进行记录和保存,小至显微镜下的图像,大至星体的图像,它已在人类生活和科学研究等方面获得了广泛的应用,并且正在不断地提高和发展。
1947年英国科学家盖伯在提高电子显微镜的分辨率研究中提出了“光学成像的一种新的两步方法”为全息照相的发展奠定了理论基础。
由于当时没有一种良好的相干光源因而进展缓慢。
直到1960年以后激光的出现为全息照相提供了相干性良好的光源才获得了迅速发展。
1962年美国科学家利思用激光作光源并引入离轴参考光束的方法拍摄了第一张具有实用价值的全息图,此后,全息照相技术得到了迅猛的发展。
除激光全息外,还发展了超声全息、微波全息、红外全息等,并在军事、科研、生产、艺术记录等方面得到广泛应用。
(一)全息照相的原理全息照相是和普通照相具有本质区别的一种显示物体三维图像的照相技术,它具有真正的视差和大景深,因此有真正的立体感。
普通照相是把从物体表面发出或反射的光经透镜会聚成像,用感光胶片把像记录下来。
由于现有的光记录介质的响应时间比光波振动的周期长得多,因此都只能记录光强——光波振幅的平方,而不能直接记录光波的位相,所以它不能得到三维的图像。
全息照相不仅记录了物体光波的振幅,同时也记录了它的位相,这种方法能把物体光波波前的全部信息都记录下来,所以称为“全息照相”,也称为波前记录。
利用光的衍射原理可把物体光波还原再现出来。
全息照相不仅要记录物体光波的振幅,而且还要记录位相,而记录介质只对光的强度(振幅的平方)敏感,因此必须把位相也转换成振幅信息并把它记录下来。
全息照相实验中的波长选择和曝光控制要点
全息照相实验中的波长选择和曝光控制要点全息照相是一种使用相干光记录并再现物体三维信息的高级光学技术。
在进行全息照相实验时,波长选择和曝光控制是两个重要的要点。
本文将深入探讨这两个要点对于全息照相实验的影响和作用。
首先,我们来看波长选择在全息照相实验中的重要性。
波长决定了光的特性和传播方式,对于全息照相来说,波长的选择直接影响到全息图像的质量和分辨率。
一般而言,波长越短,分辨率越高。
因此,在进行全息照相实验时,我们通常选择短波长的光源,如激光器。
激光器具有单一波长、相干性好等优点,可以提供更好的全息图像质量。
然而,在选择波长时,我们还需要考虑到被记录物体的特性。
不同的物体对不同波长的光有不同的反射、透射和散射特性。
因此,我们需要根据被记录物体的材料、形状和表面特性来选择合适的波长。
例如,红外全息照相适合用于记录生物组织等透明样品,而可见光全息照相适合用于记录固体物体。
因此,波长选择要根据实际需要进行合理的考虑和把握。
其次,曝光控制也是全息照相实验中不可忽视的要点。
曝光的控制直接决定了全息图像的亮度和对比度。
曝光不足会导致全息图像过暗、细节不清晰,曝光过度又会使图像过亮、细节丢失。
因此,我们需要合理地控制曝光时间和曝光强度。
曝光时间的选择需要根据被记录物体的特性以及显示介质的灵敏度进行调整。
一般而言,对于复杂的全息图像,需要较长的曝光时间,以获取更多的细节信息。
而对于简单的物体或者运动物体,可以适当减少曝光时间,以避免图像模糊。
此外,我们还可以采用多次曝光累加的方式,来增加图像的亮度和对比度。
曝光强度的选择通常和全息板的特性有关。
全息板具有一定的响应速度和饱和曝光度,因此,我们需要根据全息板的特性来选择合适的曝光强度。
通常,我们可以通过实验确定最佳的曝光强度,以获得最佳的图像效果。
同时,还需要注意全息照相实验中的环境控制。
环境的稳定性对于全息图像的质量有着重要的影响。
温度、湿度等环境因素会影响到全息板的性能和响应速度。
大学物理实验---三维全息光栅
图2
实验仪器
1.激光器(40mw)1 台 4.干板架 1个 1块 2.定时器 1台 3.扩束镜 6.小物体 1个 1个 9.通用底座 4个 5.载物台 1 个
7. 白板或毛玻璃
8.二维调整架 1 个
红敏光致聚合物全息干板性能指标 RSP-1 型红敏光致聚合物全息干板是一种位相型记录介质,它不同于银盐干板,属于有 机聚合的非银盐感光材料。它的性能有以下几个指标: 1、对波长λ=632.8nm、647.1nm 的红光敏感。 2、衍射效率高,>80%。 3、感光灵敏度 5~10mJ/cm2 4、折射率调制度Δn=0.0089 5、分辨率,>4000 条/mm 6、光谱吸收曲线(如图 4 所示)
2. 波前再现
(6)
设再现用的照相光波在 Oxy 平面上的分布为
C ( x, y ) = C 0 ( x, y ) exp[ jΦ C ( x, y )]
此再现光波经过全息图后衍射波的复振幅分布为
Hale Waihona Puke (7)实验报告t = Ct H = Cβ 0 + Cβt[O02 + R02 + 2O0 R0 cos(Φ 0 − Φ R )]
可用作全息记录的感光材料很多, 一般最常用的是卤化银乳胶涂布的超微粒干板, 称为全息 干板,按图 3.5.1-1 拍摄的全息图也叫做平面全息图,我们用振幅透射率来表示其特性,一 般它是一个复函数,具有下面的形式:
τ H ( x, y ) = τ 0 ( x, y ) exp[ jΨ ( x, y )]
由于所有的记录介质只能对光强有响应, 因此普通照相机利用直接成像的方法, 只能记录下 光波的振幅信息,为了记录物体发射光波的相位信息,人们自然想到利用光的干涉效应。因 此在拍摄全息图时除了物光波外还必须有一束参考光波, 这两束光波应当具有良好的相干性, 以便记录下清晰的干涉条纹。图 3.5.1-1 是一般拍摄离轴全息图(也叫作菲涅耳全息图)的 光路图。为了说明全息图的形成过程,我们只取物体上的某一个发光点 O,并取全息干板平 面为 Oxy 坐标平面,如图 3.5.1-2 所示,设物点 O 的坐标和参考光点 R 的坐标分别为(x0, y0,z0)和(xR,yR,zR) ,则 Oxy 平面上物光的复振幅分布为
全息照相——精选推荐
实验十全息照相全息照相(或称全息术)是利用光的干涉原理记录物光波和利用光的衍射原理再现物光波的一门立体摄影技术。
早在1948年就由英国的科学家伽柏1提出了理论与方法。
由于当时缺少高强度、高相干性的光源,所以这项工作进展的比较缓慢,随着20世纪60年代激光的问世,使得全息照相有了一个合适的光源,因而迅猛的发展起来,并且相继的出现了多种全息方法,开辟出全息应用的广阔领域。
鉴于伽柏这种开创性的研究成果,他被授予1971年度的诺贝尔物理学奖。
从用激光作为光源拍摄出第一张具有实用价值的全息照片起,至今已发展到不仅可以用激光拍摄、激光再现,而且已经发明了激光拍摄、白光再现的全息术,如:反射全息、彩虹全息、及合成全息等等。
同时也开始了利用白光记录全息图的研究工作。
现在全息照相的理论已应用于信息储存、图象识别、干涉计量、无损检测、物体的表面研究、遥感技术、生物医学及军事科学的各个门类,也深入到我们的日常生活中,如:书籍装帧、防伪商标、家庭玩具和工艺品等。
应用了全息技术后,给我们带来了越来越多的方便和益处。
本实验将通过静态全息照相的拍摄和再现,了解全息照相的主要特征及操作要领。
实验原理1.全息照相的概述由光的波动理论可以知道,光波是电磁波,它的特征主要取决于其振幅(强度),相位(波前的形状)和波长(颜色)。
我们要感受到一个真实立体的物体存在,至少应接受到两类信息,即物体发出的一定频率光波的振幅与相位。
假使物体不存在,只要能接受到与原物体发出的振幅与相位完全一致的光波,那么一样能感受到与原物体一样逼真的图像。
普通照相是把物体表面漫反射的光波,经过照相机的镜头,形成物体的象,如果在象位置上放一感光底片,因象的照度和物体相应各点的光强成正比,所以底片经曝光、显影后,就可以得到一个明暗与被摄物体成反比的物体象(负片),把象上的光强分布记录在感光片上,经冲洗加工,在照相纸上就可以得到一个普通的相片。
由于普通照相所用的感光材料的感光特性,其频率响应远跟不上光波的频率,感光的程度仅仅与总的曝光量有关,照片上记录的是物体的光强分布,也就是只记录的是物光的振幅,没有把物光的全部信息(振幅、相位)都记录下来。
全息干涉法的应用
在这种记录中,物光和参考光之间的夹角接近180°,因而在 记录介质中能建立起驻波,所形成的干涉条纹基本上平行于 记录介质表面,条纹实际上是层状的,其间距约为介质中光 波长的一半,对于光的衍射作用与三维光栅的衍射一样。
布拉格条件
在再现像的过程中,根据布拉格衍 射的原理,再现光在这种三维干涉 面上的衍射极大值必须满足下列条 件:⑴光从衍射面上反射时,反射 角等于入射角;⑵相邻两干涉层的 反射光之间的光程差必须是λ。这 就是布拉格条件。
1960年梅曼(Maiman)研制成功了 红宝石激光器,第二年(1961年)贾 范(Javan)等制成了氦氖激光器。从 此,一种全所未有的优质相干光源诞生 了。1962年美国科学家E.N.利思() 和J.乌帕特尼克斯(J.Upatnieks)用 激光器对伽柏的技术做了划时代的改进, 全息术的研究从此获得了突飞猛进的发 展,近40年来,全息技术的研究日趋 广泛深入,逐渐开辟了全息应用的新领 域,成为近代光学的一个重用分支。
2
调整光路。物体用橡皮泥固定在载物台上,全息干板也夹持在载物台上,为得到较高的衍射 效率,物体与干板之间的距离不能太大,一般不大于1cm;
3
将激光器出射的激光遮挡住,装夹好全息干板,使乳胶面对象目标。稳定一分钟后取消遮挡 激光曝光10~20秒;
4
经冲洗吹干的全息干板在白光下反射再现,在一定的角度下可看到绿色的再现像,再现像变 成绿色是由于乳胶层收缩所致。
实验步骤和注意事项:
1
按图11布置好光路,注意铝板与干板的距离要尽量小,干板的乳胶面应对向铝板,并且 系在铝板上用于给其加力的细绳一定要与铝板垂直;
2
首先不给铝板的自由端加力,在砝码托盘静止的条件下进行第一次曝光,时间大约为10 秒钟;
红敏光致聚合物全息干板的特点及其使用方法
红敏光致聚合物全息干板是一种非常有趣的光学材料,它具有许多独特的特点和广泛的应用方法。
在本篇文章中,我们将深入探讨红敏光致聚合物全息干板的特点及其使用方法,希望能够为大家带来全面、深入的了解。
一、红敏光致聚合物全息干板的特点1. 高灵敏度红敏光致聚合物全息干板具有非常高的灵敏度,能够对红光进行高效地响应和记录。
这种高灵敏度使得它在全息成像领域具有很大的应用潜力,能够实现更高质量的全息图像记录。
2. 宽波长响应与传统的全息干板相比,红敏光致聚合物全息干板具有更广泛的波长响应范围,能够对红光以及近红外光进行记录和响应。
这使得它在光学信息存储和传感器领域有着更为广泛的应用前景。
3. 高解像度红敏光致聚合物全息干板具有非常高的解像度,能够记录更为精细和清晰的全息图像。
这对于一些对图像质量要求较高的领域,如医学影像学和三维显示等都具有重要意义。
4. 长期稳定性由于其独特的材料特性,红敏光致聚合物全息干板具有很好的长期稳定性,能够长时间保存记录的全息图像,并且不易受外界环境的影响。
二、红敏光致聚合物全息干板的使用方法1. 准备工作在使用红敏光致聚合物全息干板之前,首先需要做好一些准备工作。
包括清洁工作台、调节光路、准备好全息记录的光源等。
2. 曝光记录将待记录的全息图样放置在适当的位置,调节好光路使得红光能够正常照射到全息干板上,然后进行曝光记录。
根据实际需要和材料特性调节曝光时间和强度。
3. 显影和定影曝光记录完成后,需要对全息干板进行显影和定影处理,将记录下来的全息图像显现出来并固定在干板上。
4. 检测和分析对记录下来的全息图像进行检测和分析,可以使用光学显微镜等工具进行观察和测量,以获取所需的信息。
个人观点和理解红敏光致聚合物全息干板作为一种新型的光学材料,在全息成像、光学信息存储和传感器领域具有着广泛的应用前景。
它的高灵敏度、宽波长响应、高解像度和长期稳定性,使得它能够满足不同领域对于高品质全息图像的需求。
全息技术的发展与应用
全息技术的发展及应用^_^ By Linda @ZJU一、全息技术简介全息术也称全息照相,其原理可用八个字来表述:“干涉记录,衍射再现”,其过程包括全息记录和全息再现两个过程:第一步是记录,即底片上以干涉条纹的形式存储被摄物的光强和位相;第二步是再现,即用光衍射原理来重现物体原来的三维形状。
普通的照相是利用透镜成像原理,在感光胶片上只记录被摄物体表面反射光的强度(振幅)变化——形成平面像,而对于反射光的位相信息却没有记录,而全息照相则是一种既记录反射光的强度,又记录反射光的位相的照相技术。
全息术有以下特点:三维性:因为全息图记录了物光的相位信息,再现时,可观察到如同真实物体一样逼真的三维图像。
当观察者改变位置时,可以看到物体后面被挡住的部分,可以看到逼真的三维图像。
不可撕毁性:因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹,所以具有可分割性。
它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象,只是分辨率受到一些影响。
再现像的缩放性:因衍射角与波长有关,用不同波长的激光照射全息图,再现像就会发生放大或缩小。
信息容量大:同一张全息感光板可多次重复曝光记录,并能互不干扰地再现各个不同的图像。
全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中,特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。
随着全息技术的快速发展,全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。
二、全息技术发展史全息术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等四个阶段。
1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出了重现波前的理论,即全息照相技术,并因此获得了诺贝尔奖。
但由于当时没有好的相干光源,全息图的质量很差,所以研究工作进展较慢。
同轴全息术就是伽伯当时采用的技术,这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。
全息干板原理
全息干板原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊全息干板原理。
这玩意儿啊,就像是一个神奇的魔法盒子,里面藏着好多让人惊叹的秘密呢!你看啊,全息干板就好像是一块特别的画布,它能把光的信息完整地记录下来。
这不就跟咱小时候收集漂亮糖纸一样嘛,把那些美好的瞬间都给留下来了。
光打到全息干板上,就像一场奇妙的舞蹈。
各种光线交织在一起,形成了独特的图案。
这图案可不简单,它里面包含了物体的全部信息,就像一个超级详细的档案!全息干板就这么厉害,能把这么多信息都给抓住,你说神不神?而且啊,全息干板还有个特别有趣的地方。
它就像是一个记忆大师,不管过了多久,只要你用合适的方法去唤醒它,它就能把之前记录的东西清晰地呈现出来。
这多有意思啊,就好像你多年前藏起来的宝贝,突然有一天又找到了,那种惊喜感简直无与伦比!想想看,要是我们能像全息干板一样,把生活中的美好瞬间都这么完整地记录下来该多好啊。
那些开心的笑容、温暖的拥抱、激动的时刻,都能随时拿出来回味。
这不就等于把时间给留住了嘛!全息干板的原理虽然有点复杂,但其实也不难理解。
它就是利用了光的干涉和衍射这些神奇的现象。
就好像是光在和全息干板玩游戏,通过一些巧妙的规则,创造出了让人惊叹的效果。
咱再打个比方,全息干板就像是一个超级大厨,能把各种食材也就是光,通过巧妙的搭配和处理,做出一道美味无比的大餐,也就是全息图像。
你说这全息干板是不是很了不起?它让我们看到了光的神奇力量,也让我们对这个世界有了更多的好奇和探索欲望。
总之呢,全息干板原理真的是一个特别值得我们去深入了解和研究的东西。
它就像是打开了一扇通往神奇世界的大门,让我们看到了更多的可能性和惊喜。
所以啊,大家可别小瞧了这小小的全息干板,它里面蕴含的可是大大的智慧和魔力呢!。
全息技术的原理及应用简单
全息技术的原理及应用简介原理全息技术是一种记录并再现三维图像的方法,它利用光的波动性和干涉效应来实现。
下面是全息技术的基本原理:1.波动性:光是一种波动性质的电磁辐射,当光通过一系列物体或介质时,它的波动将受到干涉、衍射、散射等影响。
2.干涉:干涉是指两个或多个波叠加在一起时产生的互相加强或互相抵消的现象。
全息技术利用干涉现象来记录光的相位和振幅信息。
3.相位和振幅记录:在全息技术中,我们使用一束称为参考光的光束和一束称为物光的光束。
物光是从被摄影物体反射或散射出来的光束,而参考光是从光源直接产生的光束。
4.全息图的记录:将参考光和物光进行叠加,产生一个干涉图样。
通过调整相对位置和角度,干涉图样中的每个点都保存了物体的相位和振幅信息,形成一个全息图。
5.全息图的还原:当使用适当的光源照射全息图时,全息图中的信息将被还原,并在空间中形成一个逼真的三维图像。
应用全息技术由于其独特的能力,在多个领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1.全息照相:全息照相是全息技术最早的应用之一。
全息照片不仅能够记录物体的外观,还能够准确还原物体的深度和空间信息。
它被广泛应用于安全认证、艺术创作等领域。
2.全息显微镜:全息显微镜采用全息技术,可以实现对微小物体的高分辨率成像。
相比传统显微镜,全息显微镜能够提供更多的空间信息,对于微观结构的观察和分析非常有帮助。
3.全息光学元件:全息技术可以制造出一些特殊的光学元件,如全息光栅、全息透镜等。
这些元件在光学通信、光学存储等领域有着重要的应用。
4.全息显示:全息显示是全息技术最具吸引力的应用之一。
通过使用全息技术,可以实现在空间中呈现逼真的三维图像,为虚拟现实、增强现实等领域提供了广阔的发展空间。
5.全息存储:全息存储是一种高密度、高速、大容量的数据存储方法。
它利用全息技术记录和读取数据,可以实现比传统存储介质更高的存储密度和读写速度。
总结:全息技术的原理基于光的干涉和波动性。
全息资料实验报告
一、实验目的1. 了解全息术的基本原理和实验方法。
2. 掌握全息资料的制作和再现技术。
3. 通过实验,提高对全息技术的认识和应用能力。
二、实验原理全息术是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体的三维图像的技术。
其基本原理是利用激光束在记录介质上形成干涉条纹,从而记录物体的三维信息。
再现时,利用这些干涉条纹,通过光的衍射和干涉现象,恢复出物体的三维图像。
三、实验设备1. 全息实验台:包括激光器、分束器、扩束镜、全息干板、参考镜、物体台等。
2. 记录和再现设备:包括相机、显微镜、投影仪等。
3. 实验材料:全息干板、激光胶片、光学元件等。
四、实验步骤1. 准备实验材料(1)将全息干板裁剪成所需尺寸,并清洗干净。
(2)将光学元件安装到全息实验台上,调整光路,使激光束分为两束:物光束和参考光束。
2. 制作全息资料(1)将物体放置在物体台上,调整物体与全息干板的距离,使物体位于激光束的焦点附近。
(2)打开激光器,调整参考镜的角度,使参考光束与物光束相互干涉,在干板上形成干涉条纹。
(3)将干板曝光一定时间,使干涉条纹在干板上记录下来。
(4)关闭激光器,将干板取出,进行显影和定影处理。
3. 再现全息资料(1)将处理好的全息干板放置在投影仪的载物台上。
(2)调整投影仪的焦距,使全息图像清晰地投射到屏幕上。
(3)观察全息图像,观察其立体效果。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验,成功制作了一幅全息资料,并成功再现了物体的三维图像。
观察到的全息图像具有较好的立体效果,能够清晰地展示物体的形状和细节。
2. 结果分析(1)在制作全息资料的过程中,需要注意以下几点:a. 确保激光束的稳定性,避免在曝光过程中出现抖动。
b. 调整参考镜的角度,使参考光束与物光束相互干涉,形成清晰的干涉条纹。
c. 控制曝光时间,避免曝光过度或不足。
(2)在再现全息资料的过程中,需要注意以下几点:a. 调整投影仪的焦距,使全息图像清晰地投射到屏幕上。
全息技术的原理及应用
全息技术的原理及应用全息技术是一种利用光的干涉原理记录并再现三维物体的技术。
它是通过将物体的全息图像记录在光敏介质上,然后用适当的光源照射该介质,使得全息图像能够以立体、真实的形式再现出来。
全息技术的主要原理是光的干涉。
当两束光线相遇时,它们会发生干涉现象。
干涉现象是指两束光线在相遇的地方产生相长和相消的现象。
如果我们将一束光射到物体上并将其反射回来,然后将这束光与从同一方向传来的参考光线叠加在一起,我们就可以记录下物体的全息图像。
全息图像的记录需要使用一种叫做全息底片的光敏介质。
全息底片通常是由光硬化树脂或者一层感光胶片制成。
当光线通过物体反射回来的时候,它们会与从同一方向传来的参考光线叠加在一起,并形成一个干涉图样。
这个干涉图样就被记录在了全息底片上。
全息底片记录了物体的全息图像后,我们可以用适当的光源来照射全息底片,使得全息图像能够再现出来。
这是因为当我们用光源照射全息底片时,光线会重新产生出干涉现象,并形成与记录时相同的干涉图样。
这个干涉图样会与底片上的干涉图样发生叠加,从而产生出物体的三维立体影像。
全息技术有着广泛的应用领域。
首先,全息技术在科学研究中具有重要作用。
全息术已经被应用于分子生物学、颗粒物理学和材料科学等领域。
通过利用全息技术,科学家可以观察到微小颗粒的运动轨迹,研究物体的结构和性质,甚至可以用于粒子的研究。
此外,全息技术还在医学诊断和教育培训中得到了应用。
在医学诊断中,全息技术可以创建出真实的三维影像,帮助医生更好地了解患者的病情。
在教育培训中,全息技术可以提供更加生动、逼真的教学工具,帮助学生更好地理解抽象的概念。
另外,全息技术还在娱乐和艺术领域得到了广泛应用。
例如,在虚拟现实和增强现实技术中,全息技术可以提供更加真实的视觉体验。
在艺术创作中,全息技术可以用于制作立体画、立体雕塑等作品,给观众带来全新的视觉享受。
总而言之,全息技术通过利用光的干涉原理记录并再现物体的三维影像。
全息照相实验影响因素分析
全息照相实验影响因素分析於子奇;於黄忠【摘要】该文对全息照相实验中影响全息图成像质量的外界因素进行了系统的实验研究与结果分析,得出全息照相中最佳成像条件,并给出合理的分析解释,对于提高全息照相实验教学效果和扩展全息原理在实际生活中的应用有一定的指导价值.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2019(036)006【总页数】6页(P193-197,220)【关键词】全息照相;成像质量;光强;光程差;曝光时间【作者】於子奇;於黄忠【作者单位】辽宁科技大学电子与信息学院,辽宁鞍山 114051;华南理工大学物理与光电学院,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】O438.1;G642.423全息术是一种全新的成像技术,全息照相就是利用全息术的基本原理来拍摄物体全部信息的先进照相技术,它是根据光的干涉原理,利用2束光的干涉来记录被摄物体信息的[1-2]。
由于光的波长较短,光的干涉现象易受众多因素影响,因此对实验环境条件和实验者的操作能力提出了较高要求。
这些影响因素包括:物光光波与参考光光波的夹角、光强比、光程差、曝光时间及震动等[3-6]。
本文就影响全息照相实验的因素进行了系统的实验研究和分析,得出了一些有益的实验结果,旨在为提高全息照相实验教学效果提供借鉴。
1 全息原理全息照相是一个二步成像过程[7-8],光路图如图1所示。
首先是以光的相干原理为基础的物光光波记录过程,然后是以光的衍射原理为基础的物光光波再现过程。
在第一个过程中,He-Ne激光发出的入射光被分束镜S分成2束相干的光波。
一束经反射镜M2反射后,经扩束镜L2扩束直接投射于全息底片H(―种高分辨率的感光材料),称为参考光;另一束经反射镜M1反射后,经扩束镜L1扩束照射到被摄物体O 上,从物体反射的光,称为物光。
物光和参考光在全息底片上相互干涉的结果,构成一幅非常复杂而又精细的干涉条纹图,这些干涉条纹以其反差和位置的变化,记录了物光的振幅和相位的信息。
实验十一透射式全息图的拍摄
实验十一透射式全息图的拍摄一、实验目的1.理解全息术的基本原理;2.了解全息术与普通底片的区别;3.通光路布置过程,熟悉各种光光元件的特性及调节方示;二、实验器材He-Ne激光器(40W左右)一台,电子快门一个,准直镜二个,分光镜一个,反射镜二个,全息干板几小块,干板加一个,观察白屏一个,物体一个,载物台一个,米尺一个。
三、实验原理1.全息照相的原理全息照相是照相技术的一次革新。
自从有照相机以来,人们可以把看到的任何景物,人拍成胶片,冲洗后永久保存下来。
1948年,英国科学家伽伯(D. Gabor)在努力提高显微镜的分辨率时,提出了二步成像法,这就是全息技术,他也因提出全息技术而荣获诺贝尔奖。
它的二步成像法就是:首先拍摄调制后的全息图;然后经照射还原图像。
但它在提出全息技术的初期,并没有达到他所期望的目的,由于当时没有很好的相干光源,且同轴全息图不可避免地出现“孪生波”,严重影响再现的效果。
所以在伽伯提出全息技术之后的十多年里并没有引起广泛的注意。
1960年激光器研制成功,它预示着现代光学的诞生。
激光技术推动了一大批新的光学技术的出现发展。
由于激光非常好的相干性,所以1962年利斯(E. N. Leith)和乌波特尼克斯(J. Upatnieks),改进了全息术,提出了离轴全息技术,并于1964年实验了三维全息术。
从此全息术步入快束发展的阶段,经过很多科学家的发展,目前它已用在很多领域。
特别是近期出现的计算全息图更是全息术的一个诱人领域,因为它完全不需要先期制作全息片,只需要通过软件的方法设计全息图样,使全息术的设计脱离了实验室,可直接按要求设计成各种需要的全息图样,因此加快了全息术的使用和推广。
1.1全息图的拍摄与再现我们知道,一般相机进行照相时,是把物体发射的、反射的(或漫反射的)光成像于照相底片上或传感器上(数码相机)。
底片或传感器上接收的光是以光强的形式进行感光的,也就是说,底片或传感器记录的是光强的差别,所以冲洗后的照片是平面二维图像。
全息原理介绍
息图的条纹密度不得大于所选用记录介质的分辨率 (4)光学元件使用数量要尽可能少,一方面是为了减少不必要
的光能量损失,另一方面也为了减少引入光噪声的渠道。
2.平面波与球面波相干: 当物光波是点源发出的球面波而参考光为平面波时,干涉场的峰 值强度面是一族旋转抛物面
3.球面波与球面波相干 当物光波和参考光波都是由点源发出的发散球面波时,干涉场的 峰值强度面是一组旋转双曲面 当物波是发散球面波,参考波是会聚球面波时,干涉场的强度峰 值面演化为一组旋转椭圆,两个点源位置恰是椭圆的两个焦点
位置改变是由于照明光源的位置与参考光源的位置不同引起的
菲涅耳全息记录与再现原理(4)
同样方法可求共轭像位置,合在一起像点坐标可表示为
1
zi z 1 c z1 o-z 1 r zrzozz oz cz rz oczczr
x iz z c ix c z z o ix o-z z r ix r zr z z rc z x o o zc z z c o z o x rz cz z r rz o x c
光学信息技术原理及应用
(十四)
光学全息技术的原理与介绍
rotate 1 M0
He-Ne Laser M2
B/S
rotate 2 M1
LiNbO3:Fe crystal
全息照相的特点和原理
两个突出的特点,一是三维立体性,二是可分割性
全息照片再现出来的像是三维立体的,具有如同观看真实物体一 样的立体感,这一性质与现有的立体电影有着本质的区别
可分割性,是指全息照片的碎片照样能反映出整个物体的像来, 并不会因为照片的破碎而失去像的完整性
感光板介绍及使用说明
感光板介绍及使用说明一、全息干板全息干板的使用用途与特性:1、具有极高的反差系数和解相力。
2、具有极广泛用于全息无损检验、激光干涉度量术、全息光栅、位移和振动测量、信息处理等领域。
3、记录白光再现、全息照片、虹全息、彩色全息术等。
4、选平玻璃制版。
规格及型号:9×24cm 12片/盒18×24cm 12片/盒二、光谱干板光谱干板的使用用途与特性:1、光谱感光版与摄谱仪配套使用可进行光谱分析。
2、具有不同的灵敏度、反衬度、感色范围。
3、适用于对合金成分、金属纯度及矿物组成等各种试样的定性定量分析。
紫外Ⅰ型光谱干板:1、卤化银晶体颗粒很细且均匀;2、感光度适中,反差系数大;3、灰雾度小,感色范围在蓝紫及紫外区2500-5000 ;4、感光特性曲线直线部分长;5、适用于定量分析。
紫外Ⅱ型光谱干板:1、卤化银晶体颗粒较细,较均匀;2、光度稍高,反差系数适中;3、灰雾度小,感色范围在蓝紫及紫外区2500-5000 ;4、曝光宽容度较大;5、适用于定性分析,也可作定量分析。
紫外Ⅲ型光谱干板:1、卤化银晶体颗粒细且均匀;2、感光度稍高,反差系数较大;3、灰雾度小,感色范围在紫外及蓝紫区2300-5000 ;4、感光特性曲线直线部分较长;5、适用于定量分析。
【手工冲洗加工】【手工冲洗推荐显影液配方】【手工冲洗停显影配方】【手工冲洗定影液配方】注意:配制显、定影液时各种药品按配方顺序依次加入,待前一种药品完全溶化后再加入后一种药品【储存与操作】小心操作,避免产生机械变形,重要的是,必须认识到:操作满足化学和物理要求并不保证干版记录信息不在变质。
关键要提供正确储存条件。
【保效期限】自生产日期开始12个月内保效。
【印刷胶片操作注意事项】1、 干版要暗室启封。
2、 拿干版要戴细纱手套,防止指纹、油渍污染胶片。
3、 启封后干版应尽快用完,没用完的胶片应按原包装封存,避免受潮变质。
天津远大天感影像科技有限公司天津远大天感影像科技有限公司( )系感光材料、数码成像材料的专业生产厂家。
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。
红敏光致聚合物全息干板的特点及其使用方法
红敏光致聚合物全息干板的特点及其使用方法红敏光致聚合物全息干板(红敏干板)是一种具有特殊光学特性的材料,广泛应用于全息成像领域。
它的特点是高灵敏度、高分辨率、宽波长响应范围和长时间保持性能。
本文将通过深度和广度的方式,综合评估红敏干板的特点,并分享其使用方法和个人观点。
一、红敏干板的特点1. 高灵敏度:红敏干板对红外和可见光均具有高度的感光性,能够快速、准确地记录光学信息。
这使得它在全息成像中能够捕捉更多细节和光的信息,有效提高图像的质量和真实感。
2. 高分辨率:红敏干板具有出色的细节表现能力,能够记录更高分辨率的图像。
这得益于其特殊的聚合物结构,能够准确捕捉光的波纹和干涉,实现更细微的图像分辨。
3. 宽波长响应范围:与传统的全息干板相比,红敏干板对红外光具有良好的响应能力。
这使得其在更广泛的波长范围内能够记录光学信息,拓展了应用领域和拍摄条件。
4. 长时间保持性能:红敏干板的图像具有长时间保持的特点,不易受到环境因素的影响。
这使得其适用于各种场景和环境条件下的全息成像,如实验室研究、工业检测和艺术制作等领域。
二、红敏干板的使用方法1. 准备工作:在使用红敏干板之前,需要准备一个黑暗的实验室或房间,以避免外界光源对感光效果的影响。
要确保手部和工作台面的清洁,以防止污染红敏干板表面。
2. 光源选择:红敏干板对光源的选择非常重要。
常见的光源包括激光器、透射式光源和反射式光源。
在选择光源时,应考虑其波长是否在红敏干板的响应范围内,并调整光源的强度和角度,以获得理想的光照效果。
3. 照射时间和曝光量控制:红敏干板的曝光时间和曝光量对最终图像的质量有很大影响。
通常情况下,曝光时间较长会得到更明亮、细节更丰富的图像,而曝光量的增加会增强图像的对比度和饱和度。
在实际操作中,需要根据具体需求和实验条件进行调整。
4. 显影和定影处理:红敏干板在曝光后需要进行显影和定影处理,以固定图像并减少干板的感光性。
这一步骤需要严格控制显影剂和定影剂的浓度和温度,确保处理的均匀性和一致性。
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Time Response Character of Holographic Plate
ZHENG Xian—XU,LI Ze—ren,TIAN Jian-hua, I.IU Zhen—qing.ZHONG Jie,YE Yan
(InstituteofFluid Physics,ChinaAcademy ofEngineering Physics,Mianyang,Sichman 621900,China)
第34卷第10期 2007年10月
中 国 激光 CHINESE JOURNAL OF LASERS
文章编号:0258—7025(2007)10 1413 04
Vol_34.No.10 Oetoher,2007
全息干板的时间响应特性
郑贤旭,李泽仁,田建华,刘振清,钟杰,叶雁
(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)
1引 言
全息干板作为一种传统的光信息记录载体,由 于空间分辨率上的优势,在有些领域仍然发挥着不 可替代的作用,特别是应用全息技术来研究高速运 动的粒子场时,其分辨率上的优势得到充分发挥。 当诊断高速运动粒子场时,为了消除粒子的运动模 糊,必须使用超短脉冲激光作为光源,在这种情况
下,全息干板作为普通的感光材料,其光化学反应需 要一定的时间,如果光脉冲宽度与光化学反应时间 不匹配则会导致光化学过程的失效,从而影响到全 息图的良好再现,一般称为互易律失效。互易律失 效分为高照度失效和低照度失效,低照度失效一般 发生在天文摄影、医学摄影等领域llJ,而高照度失效 主要发生在高速摄影领域o]。对全息干板的时问响
究,给出了8个时间点的实验数据,在曝光量不变的情况下,曝光时间范围为0.5 ns--lO s。实验结果与理论结果比
较吻合,表明全息干板在曝光过程中存在低照度和高照度互易律失效。最后简要分析了互易律失效对全息照相的
影响。
关键词全息}全息干板;时间响应;互易律失效
中圈分类号0 438.1;TB 877
文献标识码A
4结果及分析
图2微秒激光脉冲曝光实验装置示意图
Fig.2 Exposure device with microsecond laser pulse output
在建立了实验曝光装置后,必须控制每个实验 点的曝光能量密度。实验中不同曝光时间的曝光能 量密度漂移控制在4%以内。此外,由于各光源扩 束后光强分布不同,所以以曝光后的平均灰度作为 相对黑密度值,各实验点的数据取平均值后列于 表1。
设在感光颗粒中形成稳定双原子结构这一事件
干板的时间响应特性。
称为w事件,因此干板l的光学密度与发生w事件
的相对概率成正比。当曝光功率密度为A,曝光时间
2理论分析模型与数值模拟
为£时,所得的光学密度可表示为”1
D(t,^)一Pr{W≤t),
(1)
全息干板的感光过程可近似地看作光电子与感 将w事件的实现分为两步,设形成第一个银原子的
3实验
实验以Slavich VRP M型全息干板作为对象 来探索全息干板的时间响应特性。Slavich VRP—M 型全息十板选取卤化银作为感光乳胶,峰值响廊波 长为532 nm,线性曝光范围为10 gJ/cm2~ 100 mJ/cm2,在同定总曝光量E一100 pJ/cm2= 1 J/m2的条件下,选取波长为532 12m,曝光时间t一 500 ps,10 rls,50 ps,1 OO ps,l ms,150 ms,968 hiS, 9.92 s的8个时问点进行实验。这种实验方法保证
10期
郑贤旭等:垒息干板的时间响应特性
1415
了每次曝光的总能量不变,只改变曝光时间,目的是 在单位时间内提供不同数量的光子数,而总光子数 保持不变。由于激光光源有限,要实现这8种不同 的光脉冲必须设计3套不同的曝光实验装置,对短 于50 ps的激光脉冲可直接用短脉冲激光实现,对长 于1 ms的激光脉冲可用机械快门来获取,而要实现 微秒宽度的光脉冲则要困难一些。本文设计了如图 2的实验装置来获得微秒宽度的光脉冲o“。
量下Slavich VRP—M型全息干板的时间响应曲线, 并设计了相应的实验研究了此干板的时间响应特 性。结果表明,理论与实验结果基本一致,在曝光量 不变的情况下曝光时间过长或过短都会导致感光效 率的下降。因此在高速粒子场全息实验中,由于使 用了超短脉冲光源,全息干板在感光过程中存在互 易律失效,导致黑密度下降并进一步影响干涉条纹 的调制度,使干板的响应出现非线性,从而影响全息 照相的质量。
摘要全息干板的感光过程涉及到银原于和光电子的动力学过程,这些动力学特性决定了全息干板对不同曝光时
问尺度具有不同的感光效率。介绍了用醢机过程方法建立的全息于板时间响应理论模型,用该模型分析了Slav'ich
VRP—M型全息干板的时间响应特性并进行了数值模拟。设计了三套不同的曝光实验装置用于时间响应特性的研
表l全息干板时间响应特性实验数据总表 Table 1 Time response experimental data of holographic p】ate
从表1中灰度的均值可看出,当曝光时间在微 秒级时,对应干板的灰度较小,说明相对黑度较高, 从微秒向两端延伸的时间段黑度较低,灰度的差别 较大说明互易律失效比较严重。表1中曝光量的漂 移在4%以内,考虑到实验总存在误差,可认为每次 曝光量基本相同。依照表2的数据作出等曝光量曲
线,并将实验曲线与理论模拟曲线进行对比,结果如 图4所示。
从图4可看出,实验曲线的大致形状与理论模 拟的相吻合,实验曲线中有3个点的黑密度很相近, 可认为这是实验曲线对应的互易律不失效区域,它 正好落在理论模拟曲线的互易关系成立的区域。如
万方数据
中
国
激
光
34卷
表2等曝光■曲线数据
Table 2 Data of identical exposure curve
随机过程,根据Gurney Mott假设对感光过程的描
子在室温下不稳定,很容易分解,而两个及两个以上
述以及银原子衰减时间和光电子寿命的定义口…,可
银原子相结合形成的银原子簇团在室温下相当稳 得到M(£)和g(f)的表达式分别为
定oo。因此若以单个感光颗粒作为研究对象,可将
心g“幻)一一尘≮卫豆垣号车等譬兰年趔=一P薯生卫’匦竿手必 f1一。;p『一旦二』£÷二—£∑]).E1一。。p(一E)] (2)
将图2中快开快门与爆炸快门相结合,用同步 延时机来控制即可得到消光比达50管检测到此曝 光系统的典型光脉冲波形如图3所示。
洁F
图3光快门输出的激光脉冲波形 F/g.3 Output laser pulse waveform from the shutter
光乳胶中存在的离子、空穴及一些杂质离子相结合
事件为U,在同一区域形成第二个银原子的事件为
并不断分解的循环过程。根据Gurney-Mott假 v,其分布函数用M(£)表示,设u的概率密度函数
设。月,可将此过程近似看作一个随机过程,以银的
为g(f),因此W—U+V。如果将w事件看成一个
产量作为感光效率的评价手段口’8]。因为单个银原
收稿日期:2006—12—08;收到修改稿日期:2007 06 06 基金项目:中国工程物理研究院面上基金(20030434)资助项目。 作者简介:郑贤旭(1977一),男,湖北人,助理研究员,博士研究生,主要从事全息测量及激光应用方面的研究。 E-mail:zxxgoall09@sina.COITI 导师简介:李泽仁(1961),男,四川人,研究员,博士生导师,从事光电子技术方面的研究工作。 E-mRd:zerenl09@21cm CONI
8 30
= S 8 25
日
8 20
8 15 —15—13—11—9—7—5—3
Igl
ll 3 5
图4宴验(a>和理论(b)曲线对比 Fig,4 Comparison of experimental(a)and
(3)
式中E为总曝光量,扩1,矿1分别为单个银原子衰减时 间和光电子寿命的均值。根据随机变量之间的逻辑关 系,由W=U+V可推出曝光所得的光学密度o”
D(f,^)一Pr{W≤t}一g(})*M(f), (4) 式中“*”为卷积符号,以Slavich VRP M型于板为 例,对模型进行数值模拟。根据Slavich VRP—M十 板的感光灵敏度,选取总曝光量E一100Ⅳ/cm2— 1 J/甜,单个银原子衰减时间和光电子寿命的均值 扩1,,1分别取0.1 S,1.5×10“S“],用Matlab软件 对模型求解可得D(£,^)对lgt的曲线如图1所示。
图1曲线表明,对于Slavich VRP M型千板,
8 30
譬
S 8 25
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万方数据
在相同的曝光量下,如果曝光时问不同,则乳胶对光 电子的吸收效率不同。相同的曝光量并没有得到相 同的黑密度,因此干板在曝光过程中存在互易律失 效。图l中部平行于横轴的曲线说明,对应总曝光 量E一1 Jim2时,如果曝光时间在10一~lO s内 (即从微秒到毫秒),不存在互易律失效。需要说明 的是图1曲线足在所选参数条件下得到的,如果改 变总曝光量,互易律失效ff}I线的形状也会发生改变. 纵坐标值只表示相对大小,曲线体现的是一种定性 结果。
Abstra“The sensitivity of a holographic plate wss concerned with the dynamic process of silver atoms and photoelectrons,and this dynamic characteristic made the holographic plate have different sensitive efficiency for different exposure time scales.A probabilistie model has been introduced to investigate the time response character of Slavich VRP-M holographic plate,and numerical simulation and experimental research were conducted.Three types of experimental equipments are designed to produce long-duration laser pulse,microsecond laser pulse and ultrashort laser pulse.and the experiment data from 8 exposure durations are obtained.With the same exposure energy,the exposure time changed from 10 s to 0.5 ns.The experimental results WaS in accordance with the theoretical results.which showed that the holographic plate suffered low intensity and high reciprocity law failure. Meanwhile,the effect of reciprocity law failure on holography was also analyzed. Key words holography holographic plate;time response;reciprocity law failure