全息照相实验讲解

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大学物理实验全息照相

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。

全息照片试验

全息照相实验一实验目的(1)了解全息照相的原理及特点。

(2)掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。

二实验方法原理全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体图像。

可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。

全息照相与普通照相的主要区别①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。

②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能再现出物体的完整的图像。

③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体的立体图像。

三反射式全息实验光路本实验采用光致聚合物干板作为记录介质，半导体激光器作为光源，可以做反射式全息图。

明室下就能操作成功，不需要专门的暗室。

冲洗非常方便，经电吹风吹干水分即可再现清晰的三维图像，且成本低，容易维护。

仪器：半导体激光器、曝光定时器、反射镜组件、透镜组件、全息干板，全息照相物体、光学平台光致聚合物全息干板实验步骤1首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。

打开激光器电源。

按反射全息光路图摆放好各元件的位置。

2. 调节光束，应与台面平行，等高。

使光均匀照射且光强适中，稍大于物体的大小。

3. 调整物体，使之与干板（屏）平行靠近，使激光束照在物体的中心。

4. 装好干版，稳定两分钟。

5. 按物体反光强弱及光源功率大小选择适当的曝光时间。

6. 按动快门，給干版曝光。

7. 将曝光后的干版进行处理。

8. 白光再现图像。

曝光后的干版处理方法1 放在蒸馏水总浸泡30秒2 放入浓度为40%的异丙醇中1分钟3 放入浓度为60%的异丙醇中1分钟4 放入浓度为80%的异丙醇中15秒5 放入浓度为100%的异丙醇中1分钟，以图像清晰，明亮，颜色为浅红或黄绿色为止6 用热吹风机将干版吹干，直到全息图清晰，明亮。

全息照相(简洁版)

班级____C班_________ 组别_____F组________姓名_____郭洁________ 学号___1111000187__________日期____2013.3.20________指导教师__张波________【实验题目】全息照相【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。

【实验仪器】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。

【实验原理】普通照相底片上所记录的图象只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，也就是只记录了物光的振幅信息，于是，在照相纸上显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。

全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。

这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来。

【实验内容】图1按图1布置好光路（在某些特殊情况下由实验室给出）。

（2）打开激光器电源开关，点燃激光，当光线强度稳定后开始调整光路：①调整光束等高；②用自准直法调整各光学元件，使其表面与激光束垂直。

（3）调整分束镜使物光和参考光的光程基本相等，同时使两光束之间的夹角小于（一般可在~之间选择，角度稍大些为好，这样再现时+1级衍射光和0级光以及-1级衍射光可以分得开些，便于观察虚像），并且使物光和参考光的光强之比在1 ：2 ~ 1 ：9之间，通常根据物体表面漫反射的情况来定，一般选择1 ：4左右为宜。

可用光强测量仪在固定全息干板的位置处测量，也可用毛玻璃放在这一位置,通过目测来大致判断物光与参考光的比例。

（4）在全息干板支架上固定白屏或毛玻璃，调节扩束镜使物光均匀地照射在被摄物体上，调节物体的方位使物体漫反射光的最强部分均匀地照射在白屏上。

调节扩束镜使参考光均匀地照射在整个白屏上。

全息照相的基本原理

的叫参考光；另一部分经
物体表面散射的光也照射
到照相底片，称为物光。
参考光和物光在底片上各
参考光
处相遇时将发生干涉，底
片记录的即是各干涉条纹
叠加后的图像。
物光全息干板
注意：图中的圆圈并不是干涉条纹，而是因为各种原因造成的衍射条纹。
冲洗好的全息干板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照射全息图。
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。
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。
二.实验仪器与光路
干板架物体反射镜He-e 激光器扩束器全息平台
分束器
定时阀
三.全息照相的拍摄原理
一激光光源的光分成两
部分：直接照射到底片上
六.全息技术的应用
在全息照相的基础上，全息技术还扩展到红外、微波、超声领域，进一步发展形成了全息干涉术、彩色全息、及彩虹全息和周视全息等新的全息技术。由于全息照相具有三维成像的特点，可重复记录，而且，每一小块全息底片都能再现物体的完整，其用途十分广泛。可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究。利用全息干涉术研究燃气燃烧的过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用。全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业，正在发展的全息电视还将为人类带来一场新的视觉革命。
Wuhan University
实验4-17
全息照相
制作：林伟华
一.全息照相概述二.实验仪器与光路三.全息照相的拍摄原理四.全息照相的观察原理五.全息照相的特点六.全息技术的应用

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_大学物理实验全息照相

全息照相实验
【实验目的】
n 1、了解全息照相的基本原理及主要特点 n 2、学习全息照相的n 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。
n 全息照相是利用光的干涉现象，以干涉条纹的形式将被摄物表面光波的振幅和相位信息记录下来，并再现出来。
7.观察全息照相的再现像，将全息片按拍摄时安置情况放回支架，用参考光照亮，即可见到衍射的三维虚像。
8.观察全息照相的实像，观察虚像后，将全息片绕铅直轴转180度，这是参考光束从全息片的背面照射，在全息片的前方用一白纸或毛玻璃屏可观察到再现实像。
注意事项
n 1.绝对不能用眼睛直视未扩束的激光束，以免造成视网膜永久损失。
3.一张感光片可以进行多次重复曝光，可以使多个物体的全息图记录在同一张全息照片上，再现时，可以分别再现：只要拍摄时改变参考光的入射角度就可以了。
4.全息照片中被摄物的亮度可以由再现光的强弱来调节。
5.全息片没有正片和负片之分，复制非常容易，只要将全息片与未感光的感光版相对压紧晒印曝光、冲洗后得到的照片，再现出来的像仍和原来照片像完全一样。
n 全息照相技术在摄影艺术、精密计量、无损检测、信息处理、遥感图像分析和生物医学等领域中有广泛的应用。
全息照片的拍摄—光的干涉
全息照相的再现---光的衍射
全息照相的特点
1.全息照片再现出来的被摄物形象完全逼真，其质感、层次、反差与原物一致并且是三维立体像。
2.全息照片上任一小部分的干涉条纹是由物体上所有物点漫射来的光与参考光相干涉而成的，所以，全息照片的每一部分都能再现被摄物的整体图像。

实验4.14 全息照相

全息照相【实验简介】全息照相是 60 年代发展起来的一门立体摄影和波前再现技术。

与普通照相相比具有更多的特点，故在摄影艺术、精密计量、无损检测、信息处理、遥感图像分析，生物医学和国防科研中具有广泛的应用。

全息照相是将物体表面漫射光波的振幅和位相以干涉条纹（全息图）的形式记录下来。

当光波按一定方向照射全息图时，通过全息图的衍射，能够再现物光波前，使我们看到被摄物体的立体像。

【实验目的】1．了解全息照相的基本原理、特点。

2．学习全息照片的拍摄、观察方法。

【预习思考题】1．要获得一张合格的全息照片，应注意满足哪些实验条件？2．如何观察全息照片，得到原物无畸变的像？【实验仪器】防振平台、Νe Ηe -激光器、分束镜、反射镜、扩束镜、拍摄物、全息底片、磁性座、洗相设备。

【实验原理】1．全息照相技术光是电磁波，任一物体发出或反射的光，可以看成由许多不同频率的单色光的迭加式中i A 为振幅，i ω为圆频率，i λ为波长，i ϕ为初相位。

光在传播过程中，借助于它们的频率、振幅和相位来区别物体的颜色、明暗、形状和远近。

普通照相通过成像系统将物体成像在感光材料上，材料上的感光强度只与物体表面光强分布有关，由于光强与振幅平方成正比，所以它只记录了物光的振幅信息，没有记录物光的相位差别。

因此普通照相记录的是物体的二维平面像，缺乏立体感。

全息照相不仅记录了物体发出或反射的光的振幅信息，而且把光的相位信息也记录下来，所以全息照相所记录的不是物体的像，而是物光波本身。

它记录了物光波的全部信息（振幅与相位），并且在一定条件下，能将所记录的全部信息完全再现出来，因而再现的物像是一个逼真的三维立体像。

全息照相包括两个过程：记录（拍摄）过程——把物光波的全部信息记录在感光材料上；再现过程——照明已被记录下全部信息的感光材料使其再现物光波。

2．全息照相的基本过程2.1全息照相记录过程——光的干涉图4.14.1是记录过程中的光路。

从激光器S发出的光经分束镜N分为两束，一束经反射镜M1反射并经扩束镜Ｌ1扩束后照射到物体O上，物体的漫反射光（即物光）照射到感光板H上；另一束作为参考光，经反射镜M2反射并经扩束镜Ｌ2扩束后直接照射到H上。

全息照相实验报告

全息照相实验报告实验目的：通过全息照相技术将三维物体的光场信息记录在全息平台上，使得观察者在还原全息图时能够看到真实的三维效果。

实验原理：全息照相是指通过记录物体光的振幅和相位信息，再通过照相底片或全息平台的再现特性，来恢复物体的三维形态和光的全息信息的一种照相技术。

实验步骤：1.准备全息平台：将全息平台放在黑暗室的旋转台上，保证平台水平。

2.准备光源：将连续光源放置在全息平台上方，使光源位置稳定。

3.准备对象：将要拍摄的物体放置在全息平台近处，调整位置和角度使其最清晰。

4.调整全息平台：调整全息平台高度和位置，使得物体完全受到光照。

5.调整照相机：将照相机对准全息平台上一侧的观察窗口，通过取景器观察场景并调整焦距。

6.曝光：在不移动物体和平台的情况下，按下快门按钮进行曝光。

7.显影：将曝光后的照相底片按照制片商指示进行显影。

8.镭射照明：在全息平台上方启动一束透明的镭射光源照明全息平台。

9.观察全息图：在黑暗室中观察全息图的立体效果。

实验结果：通过以上实验方法，成功的制作出了一张全息照相图。

在观察全息图时，我们可以清晰的看到物体的形态，并且可以看到背景和物体的距离感。

当改变观察的角度时，全息图中的物体也会相应移动，达到了真实的三维效果。

实验结论：全息照相技术通过记录物体的全息信息，使得观察者在观察全息图时能够真实的感受到物体的三维效果。

全息图的制作需要稳定的光源和合适的拍摄角度，同时制作过程中也要注意保持物体和全息平台的静止，以保证全息图质量。

需要注意的是，在观察全息图时要选择适当的照明光源，不要使用非透明的光源，以免阻碍光的通过，影响全息图的立体效果。

此外，全息照相技术还可以应用于三维成像领域，用于制作全息影像、全息电视等。

全息照相(再现)

全息照相（再现）实验目的1．了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。

2．学习全息照相的拍摄方法和实验技术。

3．了解全息照相再现物像的性质、观察方法。

一、实验仪器二、实验装置示意图5底片图1 全息照相光路三、实验原理全息照相是一种二步成像的照相技术。

第一步采用相干光照明，利用干涉原理，把物体在感光材料（全息干版）处的光波波前纪录下来，称为全息图。

第二步利用衍射原理，按一定条件用光照射全息图，原先被纪录的物体光波的波前，就会重新激活出来在全息图后继续传播，就像原物仍在原位发出的一样。

需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体，而是与原物完全相同的一个三维像。

1．全息照相的再现——光的衍射由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象，而是复杂的干涉条纹，因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅，物象再现的过程实际是光的衍射现象。

要看到被摄物体的像，必须用一束同参考光的波长和传播方向完全相同的光束照射全息照片，这束光叫再现光。

这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。

如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中，用参考光波照射全息片时，经过底片衍射后有三部分光波射出。

0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。

+1 级衍射光——它是发散光，将形成一个虚像。

如果此光波被观察者的眼睛接收，就等于接收了原被摄物发出的光波，因而能看到原物体的再现像。

-1级衍射光——它是会聚光，将在与原物点对称的位置上形成物体的再现虚像的共轭实像。

图2四、实验步骤1．全息照相光路调整按图 1 所示光路安排各光学元件，并作如下调整：①使各元件基本等高；②在底片架上夹一块白屏，使参考光均匀照在白屏上、入射光均匀照亮被摄物体，且其漫反射光能照射到白屏上，调节两束光夹角约为30°；③使物光和参考光的光程大致相等，可分别挡住物光和参考光调节其光强比约 1∶4～1∶10，两光束有足够大的重叠区；④所有光学元件必须通过磁钢与平台保持稳定。

试验三十四全息照相

全息照相全息照相术是一种新的信息记录和显示方法，与传统的照相术有着完全不同的概念。

传统的照相术是以几何光学为基础，采用光学透镜把物体的像成像于底片上。

物与像有着一一对应的关系。

全息照相则以物理光学理论为基础，无需光学透镜，而使物体发出的光波直接照射到全息底片上，应用光波干涉原理，将物体光波的全部信息记录在全息底片上，制成全息图。

它所记录的不是物体的像，而是记录了反映物体光波特性的振幅和位相。

因而在全息图上看不到物体的像，看到的只是物体光波和参考光波干涉所形成的条纹。

为了再现原来物体的光波，还需要用与参考光相似的相干光束照射全息图，通过全息图上干涉条纹的衍射作用，能再现出与原始物体光波相同的光波，透过全息图可看到原来物体的像。

全息相照除了具有三维成像特点外，还可在一张底片上重复记录若干不同物体的信息而不会使再现像互相重叠，因此用途很广。

目前在精密干涉计量、光测应力分析、全息无损检验、光学信息处理、信息存储、显微光学、集成光学等各个方面都得到广泛应用。

实验目的1．了解全息照相的基本原理。

2．学会调节光路，并摄制全息照片。

实验原理全息照相以光波干涉原理为基础。

其基本思想是要把待测物体的漫反射光波的全部信息(振幅和位相)记录在感光乳胶上。

但现有的记录介质仅对光强有响应。

这就需要把位相信息转换成光强的变化。

用干涉法可做到这点，即把振幅和位相已知的相干波和未知的相干波一起照射到全息底片上，使两个波的波前叠加，产生干涉，如图1(a)所示。

因此，照射到全息底片上的总光强取决于未知相干波前的振幅和位相。

这样就达到了记录被测物体的全部信息的目的。

下面以平面波为参考光波和照明光波的情况作具体讨论。

（a ） (b)图1 全息照相原理(a)记录 (b)再现1．记录过程如图1（a ）,设参考光波为),(0),(y x i R ey x R R φ= （1）物光光波为),(00),(y x i e y x O O φ= （2）式中),(0y x R 和),(0y x O 分别为参考光和物光波的振幅，),(y x R φ和),(0y x φ分别代表它们的位相分布。

全息照相分析

干板上记录的是干涉条纹，而不是物体的像。因此，全息图在普通光源下看到的外观仅为干涉条纹。
全息照片外观
4
物像的再现与观察
（1）再现虚象的观察
扩束镜观察者
虚象
全息干板
实像再现虚象
再现光路图
（2）观察的实象情况
实象（3）用人眼观察虚像，改变眼睛的位置做同样观察，可观察到再现像的不同部位。
明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，横看竖看，看到的只能是照片上的那个画面。但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。
普通照相
被摄物照相机
普通照相只记录物光的振幅信息，因此，所成的是物体的平面图象。
照片
• 拍摄的原理 • 假如用一束激光照明一个微小颗粒。从小
颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的球面波。我们向小颗粒看去，是明亮的一点。用照相机为这小颗粒照相时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这一点的亮度与小颗粒反射出来的光强有关。照相底片可以记录下这一点的亮点，但记不下小颗粒在三维空间的位置，印出来的照片上也只有一个亮点。看起来没有一点立体感觉。
第三项与原物光波只增加了一个常数因子，再现了物光波，所成的像称为原始像（虚象）
第四项为共轭项，它除了与物波共轭外，还附加了
一个位相因子，因而这一
项成为畸变了的共轭像，是实像
激光全息图的记录原理
• 将同一个激光器发出的激光用分光器分为两束，一束照射被摄物体，一束直接照射全息干板（参考光），由物体反射的光（物光）与参考光在空间相遇形成干涉条纹，全息干板将干涉条纹记录下来，这些条纹里包含了来自物体的全部信息（强度信息和位相位相信息）。

全息照相大学物理实验总结_实验教师年度工作总结

全息照相大学物理实验总结_实验教师年度工作总结
全息照相是一种先进的光学技术，广泛应用于物理学、光学学、光信息学等领域。

在
本学期的物理实验中，我开展了全息照相实验，旨在帮助学生深入了解和掌握全息照相的
原理及应用。

二、实验原理
全息照相是利用光的干涉原理和记录介质的特性来记录和再现物体的全息图像。

全息
照相的原理较为复杂，包括干涉记录原理、再现原理和全息记录介质的特性等。

三、实验内容
1. 学习全息照相原理及基本概念；
2. 制作全息照片的材料准备；
3. 制作全息照片的步骤和操作；
4. 观察和分析全息照片的效果。

四、实验步骤
1. 将全息照相实验室准备好，包括安装全息照相装置、准备制作全息照片的材料
等；
2. 学生学习全息照相的原理和基本概念；
3. 学生根据实验指导书制作全息照片，包括准备全息记录介质、制作全息记录图像、记录全息图像等；
4. 学生观察和分析制作出的全息照片，在实验报告中对实验结果进行总结和讨论。

五、实验结果
通过本次实验，学生们成功制作出了全息照片，并观察到了全息照片的效果。

学生们
在实验报告中详细描述了制作全息照片的步骤和操作，对实验结果进行了分析和总结。

通过全息照相实验，学生们不仅了解了全息照相的原理和基本概念，还掌握了制作全
息照片的方法和技巧。

这对于他们今后的学习和研究具有重要的意义。

我相信，通过本次
实验的学习，学生们的科学素养和实践能力得到了进一步提升。

实验一全息照相

信息光学基础实验目录实验一全息照相实验二制作全息光栅实验三阿贝成像原理和空间滤波实验四 θ调制和颜色合成实验一全息照相一.实验目的了解全息照相的基本原理，学习拍摄全息图与再现立体图像的方法。

二、实验原理全息照相是一种新型的照相技术。

早在1948 年伽柏（D . Gabor ）就提出了全息原理。

60 年代初激光的发明使全息技术得到迅速的发展，并在许多领域得到了广泛的应用。

无论从基木原理上，还是从拍摄和观察方法上，全息照相与普通照相都有本质的区别。

普通照相基于几何光学的透镜成像原理，它所记录的是物通过透镜成像后，像平面上的光强分布，而失掉了光波的另一个信息——位相，因而只能呈现一个平面图像，而失去了立体感。

全息照相是基于干涉、衍射的原理。

它的关键是引入一束相干的参考光波，使其和来自物体的物光波在个全息干板处相干涉，底片上以干涉条纹的形式记录下物光波的全部信息—— 强度和位相，这就是全息照相名称的由来。

经过显影定影等暗室处理后，底片上形成明暗相间的复杂的干涉条纹，这就是全息图。

若用与参考光相同的光束以同样的角度照射全息图，全息、图上密密的干涉条纹相当于一块复杂的光栅，在光栅的衍射光中，会出现原来的物光波，能形成原物体的立体像。

因此，全息照像可分为全息记录和波前重现两个基本过程，它们的本质就是干涉和衍射。

（一）.投射式全息照相透射式全息照相是指重现时所观察的是全息图透射光的成像。

下面对平面全息图的情况做具体的数学描述。

1.全息记录设来自物体的单色光波在全息干板平面（平面）上的复振幅分布为：称为物光波。

同一波长的参考光波在于平板平面上的复振幅分布为：称为参考光波。

平板上总的复振幅分布为：干板上的光强分布为：将（l ) , ( 2 ) , ( 3 ）式代入（4 ）式中，得出：适当控制曝光量和冲洗条件，可以使全息图的振幅透过率t ( x , y ）与曝光量E （与光强I 成正比）成线性关系，α，β为常数。

全息照相过程和原理

全息照相过程和原理全息照相是一种通过记录物体产生的全息图像来反馈物体的几何形态和光学特性的光学成像技术。

它利用了光波的干涉原理，可以生成一张包含相干光波形状和光程信息的全息图像。

全息照相的过程可以分为以下几个步骤：1.准备物体和光源：首先需要准备一个要被记录的物体，这个物体可以是一个静态物品或者是动态的物体。

然后选择一个光源，通常使用激光来产生单色、相干度高的光波。

2.分束：利用两块镜子或者分束器将激光分成两束，光线分别作为参考光和物光。

参考光直接射向全息图的感光介质，而物光会经过物体并记录物体的信息。

3.干涉：物光通过物体后，与参考光发生干涉，形成干涉图样。

这种干涉体现在干涉图案的亮暗条纹上，这些亮暗条纹包含了物体的形状和光学特性的信息。

4.记录：干涉条纹通过全息感光介质进行记录，全息感光介质有许多种类，最常见的是高感度的感光胶片。

当干涉条纹照射到感光介质上时，感光介质中的感光分子会发生化学反应，形成记录全息图所需的图案。

5.重建：在照相完成之后，需要进行图像的重建。

重建是通过将储存在全息图中的光场信息转换为可视的光场。

这一步通常使用与记录时使用的同一束激光来进行。

全息照相的原理是基于光的干涉效应。

当参考光和物光相遇时，它们会产生干涉，这是因为它们有相同的频率和相位。

两束光波的干涉效应会形成一系列的明暗条纹，这些条纹包含了光的相位信息。

这里需要注意的是，全息照相中的干涉是通过整个光波前传播产生的，而不仅仅是通过光的振幅，在这种情况下，干涉条纹中包含了相位和振幅的信息。

而干涉图样的记录和重建是通过全息感光介质实现的。

其中，全息感光介质可以是一种感光胶片或者是一块材料。

当感光介质接收到干涉光波时，光波会引起介质内部的光学效应，这些效应会改变介质的折射率和吸收率，从而在感光介质中形成干涉图案。

在重建过程中，当相同的光波照射到全息图上时，干涉图案会再次产生干涉，从而形成重建的物体形状。

总结起来，全息照相利用光波的干涉原理，通过记录和重建全息图，可以反馈物体的几何形态和光学特性。

大学物理实验实验30 全息照相实验

实验原理漫反射全息照相光路示意全息照片的拍摄物光与参考光在感光板上的干涉物光波复振幅可表示为expooxyzixyz?参考光复振幅可表示为exprrxyzixyz?在感光干板上的总光场是二者的叠加复振幅为or?光强分布为oriororoorrororiioror???????????expexporororiioriori?????????????2cosororiior???????实验原理oiri分别为物光与参考光独立照射到干板上时的光强这两项在干板上与位置的关系不明显基本均匀在全息记录中不起主要作用
实验仪器
光学平台、全息光学系统（ He-Ne激光器、曝光定时器、分束镜、反射镜、扩束镜、干板架、载物台等）、洗相设备。
实验原理
全息照相以激光为光源，利用光的干涉原理，将与物光
相干的参考光束（R）和物光（O）在干版上迭加，以干涉条纹的形式把物光的振幅、位相记录在感光干版上。从被摄物体上同一点所发出的物光束可摄到干版的不同区域处，则物光到达各区域的位相不同、与参考光的夹角不同，振幅不同，因而在各区域形成疏密不同、形状不同、反差不同的干涉条纹。这些光波迭加在一起就形成了全息图。
I (O R)(O* R* ) OO* RR* OR* O*R IO I R OR* O*R IO I R O R exp[i(O R )] O R exp[i(O R )] IO I R 2 O R cos(O R )
实验原理
IO 、 I R 分别为物光与参考光独立照射到干板上时的光强，
这两项在干板上与位置的关系不明显，基本均匀，在全息记录中不起主要作用。而 OR* O*R 2 O R cos(O R ) 为干涉项，可见干涉项产生的是明暗以 (O R ) 为变量按余弦规律变换的干涉条纹。由于这些干涉条纹在底板上各点的强度决定于物光波（及参考光）在各点的振幅和相位，因此底板上就保留了物光波的振幅与相位分布信息。由此就可以推知物光波会聚点的位置，当我们观察全息图的再现波前时，看到的将是与原物不可分辨的立体像。

光学全息照相

激
物光与参考光的
光器
θ
在间；
感光干板
扩束镜
θ
物光被摄物光
调分束镜使参考光和物光的光强比在2：1－10：1 间，拍摄物与干过，物光；被摄物全息干被照明，并照明范围尽量大。
2．拍摄全息照片．
分束镜反射镜
光间为10 的强来定，物光干有感光的方； 3．全息干的冲洗．显影间
干涉条纹亮暗相间，其亮暗对比度取决于物光和参考光叠加时的合成光的光强，由公式知物光与参考光的光强越强，干涉条纹的亮暗对比度越强，条纹越清晰，成像也越清晰。但是为保证宽广的视野，经括束后的激光应照亮被摄物尽量大的范围，这就与增强物光光强相矛盾，所以当光强较弱时可适当增加曝光时间，使感光干板充分感光。 3．物光和参考光的夹角θ与干涉条纹．物光和参考光的夹角θ 由公式干涉条纹间距知，d与θ成反比，θ越大，条纹越密，图象质量越好，但并不意味着可以得到更清晰的像。实验室规定θ调节在之间，考虑如下：①感光干板可记录的条纹密度；②环境不稳定导致干涉条纹轻微晃动，条纹越密，这种干扰带来的影响就越明显，可能导致条纹不清晰，成像也模糊。 4．曝光时间的调整．设定曝光时间应考虑两个方面：感光干板的感光性质（即对该种光的敏感程度）；光的强度（尤其是物光），若光强偏弱，应适当增加曝光时间。同时曝光时间较长时，环境安静和系统稳定尤其重要。 5．显影时间的把握．曝光后的干板经显影后呈深灰色，显影不够则颜色较浅，显影过度则颜色偏深。若显影不够，再现时的像的明暗对比度较弱，散光线造成的影响也被冲洗出来，形成噪声。 6．所见即所得．再现观察物像时，就象人眼贴于干板处直接观察被摄物一样，因此应调整好物的高度及希望看到的物像的侧面。