全息照相实验实验报告
全息摄影实验实验报告
全息摄影实验实验报告
全息摄影实验实验报告
摘要:
本实验旨在通过全息摄影技术,将三维物体的信息以全息图的形式记录下来,并通过光的衍射原理进行重建。实验结果表明,全息摄影技术具有较高的重建准确性和图像质量。
引言:
全息摄影是一种记录并再现物体三维信息的技术。与传统摄影不同,全息摄影利用光的干涉和衍射原理,记录下物体的全部信息,包括物体的形状、大小、颜色等。全息摄影技术在科学研究、艺术创作等领域具有广泛的应用前景。本实验将通过搭建全息摄影实验装置,探究全息摄影技术的原理和应用。
实验材料与方法:
材料:激光器、全息板、物体样品、光源、照相机等。
方法:
1. 搭建实验装置:将激光器、全息板、物体样品、光源和照相机依次放置在光学台上。
2. 调整光路:通过调整激光器的位置和方向,使激光光束垂直射向全息板。
3. 拍摄全息图:将物体样品放置在激光器和全息板之间,保证物体样品与全息板之间的距离适当。
4. 开启光源:将光源打开,照亮物体样品,使激光光束照射到物体上。
5. 拍摄全息图:通过照相机拍摄全息图,并保证照相机的位置稳定。
6. 显示全息图:将全息板放置在光源下,使光线通过全息板,观察全息图的重
建效果。
实验结果与分析:
经过实验操作,我们成功地拍摄到了全息图,并进行了重建。在重建过程中,
我们观察到了全息图的特点和效果。全息图具有真实的三维效果,能够清晰地
显示出物体的形状和细节。与传统的二维图像相比,全息图更加真实、立体,
给人一种身临其境的感觉。
全息摄影技术的原理是利用光的干涉和衍射现象。当激光光束照射到物体上时,光线会被物体反射、散射和折射。其中一部分光线经过全息板时,会发生干涉
全息照相 实验报告
全息照相实验报告
全息照相实验报告
引言:
全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体的三维信息的技术。
它不同于传统的摄影技术,能够捕捉到更加真实的物体形态和细节。本实验旨
在探究全息照相的原理和应用,并通过实际操作进行验证。
一、实验装置与原理
实验装置主要包括激光器、物体、全息板、参考光源和干涉平台。激光器产生
单色、相干的激光光源,物体是待记录的三维物体,全息板是记录物体信息的
介质,参考光源提供参考光波,干涉平台用于固定和调整装置。
全息照相的原理是利用激光光源照射物体,物体的光波与参考光波相干叠加,
形成干涉图样。这些干涉图样被记录在全息板上,通过再次照射全息板,可以
重建出物体的三维信息。
二、实验步骤
1. 准备实验装置,确保激光器和参考光源的稳定输出。
2. 将物体放置在干涉平台上,并调整合适的位置和角度。
3. 调整全息板的位置和角度,使其与物体和参考光源的光波相交。
4. 打开激光器,照射物体和全息板,进行记录。
5. 关闭激光器,移除物体,重新照射全息板,进行重建。
三、实验结果与分析
实验中,我们选择了一个小玩具作为物体,通过全息照相技术进行记录和重建。在记录过程中,我们观察到物体的光波与参考光波相干叠加,形成了一幅干涉
图样。这个图样记录在全息板上,呈现出一种类似彩虹的条纹纹理。
在重建过程中,我们重新照射全息板,发现原先的条纹纹理被再次呈现出来,
并且物体的三维形态也被恢复出来。这种全息照相技术能够在一定程度上还原
物体的真实形态,使得观察者能够从不同角度获得更加真实的观感。
四、全息照相的应用
全息照相实验报告
全息照相实验报告
全息照相实验报告
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
实验原理
⼀.透射式全息照相
1.全息记录
将物光和参考光的⼲涉条纹⽤感光底⽚记录下来,即记录了底⽚所在位置物光波
前的振幅和相位
光可看作由物体上各点所发出的球⾯波的叠加。P(x0,y0,z0)发出的球⾯波为
设感光底⽚所在平⾯为z=0,则此平⾯上物光波前为
若参考光为⼀束平⾯波,其传播⽅向在y-z 平⾯上,且与底⽚法线成α⾓,z=0 处参考光波前可表⽰为
底⽚上总复振幅分布为
底⽚上的光强分布则为
以上式得
或
适当控制曝光量及显影条件,可以使全息图的振幅透过律t与曝光量E(正⽐于光强I)成线性关系,即
式中t0和β为常数。
全息照相和普通照相的区别:
(1)普通照相中,物通过透镜成像在底⽚上,物、像之间有点点对应关系。全息照相中不⽤成像透镜,物、像之间不存在点点对应关系。物上每⼀点发出的球⾯波照在整个底⽚上。反之,底⽚上每⼀点⼜记录了所有物点发出的光波。
(2)普通照相中,底⽚记录的是光强分布,⽽全息底⽚记录的则是物光和参考光的⼲涉条纹
光强有极⼤值
光强有极⼩值
⼲涉条纹的反衬度γ定义为
对于⼀定的参考光(Ar为已知),γ取决于A0。⼲涉条纹的反衬度γ反映了物光振幅A0,⽽⼲涉条纹的间距则决定于φ0?φr随位置变化的快慢。也就是说,对⼀定的φr来说,⼲涉条纹的间距和取向反映了物光波前的相位分布φ0(x,y)因此底⽚记录了⼲涉条纹,也就是记录了物光波前的全部信息-振幅A0和相位φ0
整个物是由⽆数个点光源所组成,因⽽整个全息图就是⽆穷多个球⾯波与参考波⼲涉所组成的复杂⼲涉条纹。
全息照相物理实验报告
全息照相物理实验报告
【实验名称】全息照相物理实验
【实验目的】通过实验了解全息照相的原理,掌握全息照相的基本操
作技能,深入理解光的干涉与衍射现象,加深对光学原理的理解。
【实验器材】全息照相装置,激光光源,银盐底片,正交偏振器等。
【实验原理】全息照相是一种利用光的干涉和衍射现象制作物体三维
影像的技术。当激光通过光栅时,会产生衍射光,这些衍射光相互干
涉形成干涉条纹,同时还保留了物体信息。再经过银盐底片记录下来,通过复原过程即可获得物体的三维影像。
【实验步骤】
1. 将激光光源点亮,调整偏振器和光路使得光束照射到银盐底片上。
2. 将物体放置到激光光源后方,调整物体和底片的距离,使得物体的
影像投射在底片上。
3. 关闭激光光源,拿出底片进行显影和定影处理,制作全息照片。
4. 将制作好的全息照片放回装置中,打开激光光源,进行复原过程,
即可获得物体的三维影像。
【实验结果与分析】实验过程中,制作全息照片时需要注意光的波长
和底片的灵敏程度,以避免影像失真。复原过程中,光的入射角度也
会影响影像的质量,因此需要进行适当调整。实验证明了全息照相的
实际应用和光学原理。
【实验结论】全息照相是一种应用广泛的光学技术,可用于制作复杂物体的三维影像。学习全息照相的原理和操作技能,有助于深入理解光学干涉和衍射现象。
全息照相的实验报告
全息照相的实验报告
全息照相的实验报告
引言:
在现代科技的快速发展中,全息照相作为一种新兴的图像记录技术,引起了广泛的关注和研究。本实验旨在通过实际操作,了解全息照相的原理、方法和应用,并探讨其在科学研究和工程领域中的潜在应用价值。
一、实验目的
本次实验的主要目的有以下几点:
1. 了解全息照相的基本原理和技术;
2. 掌握全息照相的实验操作方法;
3. 分析全息照相的优点和局限性;
4. 探讨全息照相在现实生活和科学研究中的应用前景。
二、实验装置和步骤
1. 实验装置:
本次实验所使用的全息照相装置包括激光器、分束镜、物镜、参考光源、全息板等。
2. 实验步骤:
(1)调整激光器和参考光源的位置,使其尽可能稳定;
(2)将待拍摄的物体放置在全息板前方适当位置,并固定;
(3)调整物镜位置,使物体的全息图像清晰可见;
(4)打开激光器,使其发出一束单色、相干的激光;
(5)用分束镜将激光分为两束,一束为参考光,另一束为物光,分别照射到全
息板上;
(6)关闭激光器,取下全息板;
(7)将全息板放置在光学显影液中显影;
(8)用显影液洗净全息板,使其干燥。
三、实验结果与讨论
通过实验操作,我们获得了一张全息照片,并对其进行了分析和讨论。
1. 全息照片的特点:
全息照片具有以下几个显著特点:
(1)全息照片能够记录物体的全息信息,包括形状、光学特性等;
(2)全息照片具有立体感,观看时可以从不同角度获得不同的视角;
(3)全息照片具有高分辨率和高信息密度,能够保留更多的细节;
(4)全息照片可以长时间保存,不易损坏。
2. 全息照相的应用:
全息照相实验报告_2
西安交通大学高级物理实验报告
课程名称:高级物理实验实验名称:光全息照相系列实验第1 页共6页
系别:实验日期:2014年12月9日
姓名:班级:学号:
实验名称:光全息照相系列实验
一、实验目的:
1.了解全息照相基本方法和原理。
2.掌握拍摄全息图的实验方法。
二、实验仪器:
全息台、He-Ne激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底板等。
三、实验原理:
1.全息照片的拍摄:
全息照片是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程。两列相干光波,一列直接来自于激光源,另一列通过物体反射,分别入射到感光板上,由于二者是相干光,所以在感光板上干涉形成明暗相间的干涉条纹,感光板上的光强分布及干涉条纹间距与光的振幅和相位都有关,这样就不仅能记录物体的颜色,还能够记录物体的位置远近等信息。
2.物体的再现:
由于全息照相在感光底板上形成的是干涉图样,所以观察全系照片时必须用和与原来参考光完全相同的光束去照射,称为再现光。再现过程是干涉图样的衍射过程。
3.全息照相的特点:
全息照相是利用光的干涉和衍射原理,而普通的照相则是利用广德透镜成像原理;全息照片上的每个点都记录了整个物体的信息,因此全息照片具有可分割的特点;由于全息照片记录了物光的全部信息,所以再现出的物体的象是一个与被摄物体完全相同的三维立体象。
四、实验任务
环境温度:18.5℃。
1.激光全息图的拍摄
(1)按照如图所示的光路图调节实验仪器(各仪器之间距离如图所示),注意所有的透镜光轴应基本在同一水平线上并与
激光光束平行;
全息照相实验报告
全息照相实验报告
全息照相是一种利用光的干涉现象记录物体全息图像的技术,其具有非接触、高保真、可逆和三维效果等优点,已经在科学、工业和艺术等领域得到广泛应用。在本次实验中,我们了解了全息照相的基本原理和操作方法,并通过三个案例展示了其应用。
首先,我们制备了一个简单的全息照相器材,包括一束稳定的激光光源、一个物体支架和一张全息板。我们选取了一个简单的几何形状物体,放置在全息板的前方,在稳定的激光光束的照射下,记录了其全息图像。然后使用一个光学放大镜观察全息图像,发现我们可以看到物体的三维效果。这表明全息照相能够有效记录物体的三维信息。
其次,我们介绍了全息照相在信息存储方面的应用。我们使用了一张标准的全息存储光盘,并向其中写入了一份简单的数字信息。然后使用读取装置,将其读取出来。我们发现全息存储光盘可以存储更多的信息,且读取速度更快。因此,全息照相在信息存储领域有着极大的应用前景。
最后,我们展示了全息照相在艺术创作中的应用。我们选取了一个简单的花瓶,将其置于光源前方,并记录了其全息图像。然后,我们使用一种全息成像展示装置,将其显示出来。我们发现,这个花瓶的全息图像有着非常良好的视觉效果。这表明全息照相在艺术创作中有着广泛的应用前景。
综上所述,全息照相技术拥有广泛的应用领域,包括三维成像、
信息存储、艺术创作等方面。随着技术的不断进步,相信其应用范围还将继续扩大。
三个案例:
1、将胸腔内的全息照相应用于疾病诊断
2、全息照相在打印机上的应用
3、全息照相在海洋研究领域的应用除了上面提到的案例,全息照相还可以应用于海洋研究领域。由于海水的透明度较低,而全息照相可以通过透过海水记录海洋中的物体全息图像,使得海洋研究人员能够更加深入地观察海洋中的生物、底质和地质结构等方面,对海洋的研究具有重要的意义。
全息照相物理实验报告
全息照相物理实验报告
目录
1. 实验目的
1.1 研究对象
2. 实验原理
2.1 全息照相的基本原理
2.2 全息照相的工作流程
3. 实验材料
3.1 全息照相设备
3.2 感光胶片
4. 实验步骤
4.1 准备工作
4.2 曝光
4.3 显影
5. 实验结果
5.1 观察结果
5.2 实验数据分析
6. 实验讨论
6.1 误差分析
6.2 实验改进
7. 实验结论
实验目的
研究对象
本实验旨在通过全息照相物理实验,探究全息照相技术的基本原理和工作流程,加深对全息照相的理解。
实验原理
全息照相的基本原理
全息照相是一种基于干涉原理的照相技术,通过记录物体的全息图像
来实现物体的三维再现。
全息照相的工作流程
全息照相的工作流程包括记录全息图、显影、复原等步骤,其中记录全息图是实现全息照相的关键步骤。
实验材料
全息照相设备
本实验所使用的全息照相设备主要包括激光器、分束器、衍射镜、感光胶片等。
感光胶片
感光胶片是记录全息图像的重要介质,其特性将直接影响全息照相的效果。
实验步骤
准备工作
1. 搭建好全息照相设备,并调试好各个部件。
2. 将要拍摄的物体放置在适当位置。
曝光
1. 将激光器照射到物体上,产生干涉效应。
2. 记录全息图像,使感光胶片曝光。
显影
1. 将感光胶片进行显影处理,使全息图像显现出来。
实验结果
观察结果
经过显影处理后,可以清晰地观察到记录的全息图像,其中包含了物体的三维信息。
实验数据分析
通过分析全息图像的内容和质量,可以评估实验的效果,并获取有关被拍摄物体的信息。
实验讨论
误差分析
在全息照相过程中,可能会受到环境光干扰、器材问题等因素影响,导致全息图像质量下降。
全息摄影实验报告
全息摄影实验报告
实验目的:
探究全息摄影的基本原理,并通过实验验证全息摄影的可行性
和真实性。
实验原理:
全息摄影主要是利用干涉现象的原理,通过光的衍射来记录和
再现物体的三维形态。实验所使用的激光是一束相干光,通过分
光镜分成两束,一束用来照射物体,称为物光;另一束照射在照
相底片上,称为参考光。两束光相交形成干涉条纹。干涉条纹上
的每个点记录了物光和参考光相交时的相位差,因此通过这些点
可以重构物体的三维图像。
实验步骤:
1. 选取实验所需物品,并分别进行编号。
2. 准备实验所需材料,包括激光器、分光镜、光阑、光学元件、相机、照相底片等。
3. 搭建全息摄影实验装置,确保激光的稳定和均匀。
4. 进行实验拍摄,包括照射物品和照相底片的曝光时间、移动
速度和距离等参数的控制。
5. 进行显影和定影等后续处理。
实验结果:
通过实验得到的全息摄影图像可以清晰地重构出物品的三维形态,具有非常高的真实度。在实验过程中,我们也注意到干涉条
纹的密度对图像的清晰度有很大的影响,密度越高,图像越清晰。
实验结论:
全息摄影是利用光学原理重构物体的三维形态的高科技技术,
具有很高的应用价值。该技术广泛应用于光学、材料科学以及工
业制造等领域。通过本次实验,我们初步了解了全息摄影的基本
原理和实验过程,也感受到了全息摄影技术的惊人魅力。
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
全息摄影实验实验报告
全息摄影实验实验报告
全息照相实验实验报告
物理与光电工程学院
光电信息技术实验报告
姓名:张皓景学号:20111359069
班级:光信息科学与技术专业2011级2班实验名称:全息照相实验任课教师:裴世鑫
一、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。
二、实验仪器
三、实验装置示意图
45底片
图1 全息照相光路
四、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(全息照相的纪录——光的干涉
由光的波动理论知道,光波是电磁波。一列单色波可表示为:
x?Acos(?t???
2?r
?
) (1)
式中,A 为振幅,ω 为圆频率,λ 为波长,φ 为波源的初相位。
一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加:
x??Acos(?it??i?
i?1
n
2?ri
?i
) (2)
因此,任何一定频率的光波都包含着振幅(A)和位相(ωt+φ-2πr/λ)两大信息。全息照相的一种实验装置的光路如图(1)所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束,一束经透镜扩束后照射到被摄物体上,再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上,这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路,再由透镜扩大后直接投射到全息干版上,这部分光称为参考光。由于激光是相干光,物光和参考光在全息底片上叠加,形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光,在振幅上和相位上都不相同,所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同,相位不同使条纹的密度、形状不同。因此,被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来,经显影、定影等处理后,就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截
全息照相实验报告
全息照相实验报告
全息照相实验报告
引言:
全息照相是一种利用光的干涉原理来记录和再现物体三维图像的技术。它以其
高度真实感和立体感而备受瞩目。本实验旨在通过搭建简单的全息照相实验装置,了解全息照相的基本原理,并观察实验结果。
实验材料:
1. 激光器:用于产生相干光源。
2. 分束镜:用于将激光光束分为两束。
3. 物体:选择具有一定纹理和形状的物体进行拍摄。
4. 照相胶片:用于记录干涉图案。
5. 显影液和定影液:用于处理照相胶片。
实验步骤:
1. 将激光器放置在实验台上,调整好位置和角度,使激光光束尽可能平行。
2. 将分束镜放置在激光光束的路径上,使光束被分成两束,一束作为物体光束,另一束作为参考光束。
3. 将物体放置在物体光束的路径上,确保光束能够正常照射到物体上。
4. 将照相胶片放置在物体和分束镜之间的交叉区域,确保胶片能够接收到物体
光束和参考光束的干涉图案。
5. 打开激光器,让光束照射到物体和胶片上,保持一段时间。
6. 将照相胶片取出,放入显影液中,按照指示时间进行显影。
7. 将照相胶片取出,放入定影液中,按照指示时间进行定影。
8. 取出定影后的照相胶片,用水冲洗干净,晾干。
实验结果:
通过观察定影后的照相胶片,我们可以清晰地看到干涉图案。这些图案是由物
体光束和参考光束的干涉所形成的,记录了物体的三维信息。在照相胶片上,
我们可以看到物体的纹理和形状,具有立体感和真实感。
实验分析:
全息照相的原理是利用光的干涉现象。当物体光束和参考光束相遇时,它们会
发生干涉,形成干涉图案。这种干涉图案记录了物体的相位信息,通过显影和
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
一、实验目的:
通过全息照相实验,加深学生对光学原理的理解,提高学生的实验操作能力和科学素养,培养学生的实验精神和创新意识。
二、实验原理:
全息照相是一种记录并再现物体全部信息的方法。通过干涉的原理,将物体的光波场记录在一块介质中,使得在再现时,不仅能还原物体的形状,还可以还原原物体的相位信息。全息照相实验主要通过以下步骤实现:
1. 准备工作:调整激光光源、准直器和样品台的位置,使得激光照射到样品上并通过准直器成为平行光。
2. 全息照相记录:将光波场记录在介质上,使得记录介质上的折射率发生变化。
3. 振镜再现:使用振镜扫描的方法再现全息图像,将光波场重新还原成物体的形状和相位信息。
三、实验仪器和材料:
1. 激光光源:用于提供高亮度、单色性好的光源。
2. 准直器:用于调整激光的方向和尺寸。
3. 样品台:放置样品并调整样品位置。
4. 全息记录介质:用于记录光波场的介质。
5. 振镜再现装置:用于再现全息图像。
四、实验步骤:
2. 调整样品位置,使得样品平行于光的传播方向。
3. 使用全息记录介质记录光波场,记录介质放置于样品后方适当位置。
4. 使用振镜再现装置再现全息图像,观察再现效果,并调节振镜位置以获得清晰的再现图像。
五、实验结果与分析:
通过实验操作,我们成功记录并再现了样品的全息图像。在再现过程中,我们观察到
了全息图像具有良好的空间分辨率和相位信息的还原。这表明全息照相可以记录并再现物
体的全部信息,包括形状和相位信息。我们还观察到了全息图像的双光束干涉效应,这也
全息照相与信息光学实验报告
系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________
实验日期 _________________________ 教师评定 ______________
【实验名称】全息照相 【目的要求】
a)了解全息照相的基本原理。 b)学习全息照相的实验技术。
【仪器用具】
简易隔震台,氦氖激光器,快门及定时曝光器,阔属透镜,反射镜和分束器,光电池和光电检流计,全息底片,被摄物体,显微镜,洗相设备。
【实验原理】
全息照相原理是D.嘎波在1948年提出的。60年代以后,全息技术有了迅速和宽广的发展。 a)投射式全息照相
所谓透视时全息照相是指重现时所观察和研究的是全息图透射光的成像。 i)全息记录
如果将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来,那就记录了底片所在位置物光波前的振幅和位相。
t(x,y) = t 0 − βI(x,y) = t 0 - β(A R 2 + A 02 + 2A 0A R cos(φ0 − φR )) ii)物光波前的重现
用一束于参考光完全相同的平面波照在全息图上,则在z = 0 平面上全息图透射光的复振幅分布为:Ũt (x,y) = ŨR (y)∙t (x,y) 这样,
Ũt (x,y) = [t 0 − β(A R 2 + A 02)]A R exp[i 2πλsin α∙y] − βA R 2A 0exp(i φ0) − βA R 2A 0exp[−iφ]exp[i 2π
λ2sin α∙y]
透过全息图以后z = 0 平面上波前就可以分成3项,第一项是一个衰减了的照明光,第二项
全息照相物理实验报告
全息照相物理实验报告
实验目的,通过全息照相实验,观察全息照相的原理和特点,加深对全息照相技术的理解。
实验仪器,激光器、分束镜、准直器、全息板、物镜、CCD相机等。
实验原理,全息照相是一种记录物体的全息图像,然后再通过光的干涉重建出物体原来的全息图像的技术。全息照相的原理是利用激光的相干性,将物体的全息图像记录在全息板上,再通过光的干涉原理,将全息图像重建出来。
实验步骤:
1. 准备工作,将激光器、分束镜、准直器等仪器连接好,并调整好位置。
2. 拍摄全息图像,将物体放置在全息板的前方,利用激光器照射物体,使得物体的全息图像记录在全息板上。
3. 全息图像重建,将记录有全息图像的全息板放置在重建光路上,通过干涉原理,将物体的全息图像重建出来。
4. 观察实验现象,通过CCD相机等设备观察重建出的全息图像,观察全息图像的特点和细节。
实验结果:通过实验观察和记录,我们发现通过全息照相技术记录的全息图像具有以下特点:
1. 三维效果,全息图像记录了物体的全息信息,因此在重建时能够呈现出物体的三维效果,使得观察者可以从不同角度观察物体。
2. 可以捕捉细节,全息图像能够捕捉到物体的微小细节,使得重建出的图像非常清晰,细节丰富。
3. 具有全息图像的独特性,每个全息图像都是独一无二的,因为它记录了物体的全息信息,因此每个全息图像都具有其独特的特点。
实验结论,通过本次实验,我们深入了解了全息照相的原理和特点,全息照相技术具有独特的优势,可以应用于三维成像、安全防伪等领域,具有广阔的应用前景。
实验注意事项:
1. 在进行全息照相实验时,需要注意激光的安全使用,避免直接照射到眼睛。
全息照相物理实验报告
全息照相物理实验报告
全息照相物理实验报告
引言:
全息照相是一种利用激光光源记录并再现物体三维信息的技术。它在物理学和
光学领域具有重要的应用价值。本实验旨在通过实际操作,了解全息照相的原
理和实验过程,并观察全息图像的特点。
实验材料和仪器:
1. 激光器:用于产生相干光源的激光器,波长为63
2.8纳米;
2. 全息板:用于记录和保存全息图像的特殊光敏材料;
3. 物体:选择具有明显轮廓和细节的物体,如一个小雕塑;
4. 干燥器:用于保持全息板的干燥状态;
5. 光学台:用于支撑和调整实验仪器。
实验步骤:
1. 准备工作:将全息板放入干燥器中,确保其表面干燥无尘;
2. 激光照明:将激光器调整至合适的位置和角度,照射到全息板上;
3. 物体设置:将物体放置在激光器的照射范围内,调整物体的位置和角度,使
其轮廓清晰可见;
4. 曝光时间:调整激光器的曝光时间,使物体的全息图像能够被完整地记录在
全息板上;
5. 感光过程:将全息板从干燥器中取出,放置在黑暗的环境中,进行感光过程;
6. 固定全息图像:将感光后的全息板放入定影液中,固定全息图像;
7. 冲洗全息板:用流动的水冲洗全息板,去除定影液的残留物;
8. 干燥全息板:将冲洗后的全息板放入干燥器中,使其完全干燥;
9. 全息图像再现:将全息板放入适当的光源下,观察并记录全息图像的再现效果。
实验结果和讨论:
通过以上实验步骤,我们成功地记录并再现了一个小雕塑的全息图像。观察全
息图像时,我们发现它具有以下特点:
1. 三维效果:与传统的二维照片不同,全息图像具有明显的三维效果。观察时,我们可以从不同的角度看到物体的不同部分,仿佛物体真实地悬浮在空中。
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物理与光电工程学院
光电信息技术实验报告
姓名:张皓景
学号:
班级:光信息科学与技术专业2011级2班实验名称:全息照相实验
任课教师:裴世鑫
一、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。
二、实验仪器
三、实验装置示意图
5底片
图1 全息照相光路
四、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.全息照相的纪录——光的干涉
由光的波动理论知道,光波是电磁波。一列单色波可表示为:
2cos(t )r
x A πωϕλ=+- (1)
式中,A 为振幅,ω 为圆频率,λ 为波长,φ 为波源的初相位。
一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加:
12cos(t )n i i i i i r x A πωϕλ==+-
∑ (2)
因此,任何一定频率的光波都包含着振幅(A )和位相(ωt+φ-2πr/λ)两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图(1)所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束,一束经透镜扩束后照射到被摄物体上,再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上,这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路,再由透镜扩大后直接投射到全息干版上,这部分光称为参考光。由于激光是相干光,物光和参考光在全息底片上叠加,形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光,在振幅上和相位上都不相同,所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同,相位不同使条纹的密度、形状不同。因此,被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来,经显影、定影等处理后,就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同,一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高,所以要求记录介质有较高的分辨率,通常达1000 条线/毫米以上,故不能用普通照相底片拍摄全息图。
2.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
3.全息照相原理的数学描述
下面对全息照相原理作一简单的数学描述。设全息底片所在平面为xy 平面,物光在底片上的振动表达式为 000(x,y)(x,y)cos[t (x,y)]E A ωϕ=+ (3)
参考光为
(x,y)(x,y)cos[t (x,y)]R R R E A ωϕ=+ (4)
为方便起见,采用复数形式表示,写成
0(x,y)00(x,y)(x,y)e i i t E A e ϕω=
(x,y)(x,y)(x,y)e R i i t R R E A e ϕω=
对于相干波的叠加,真正起作用的是振幅和相位,常用复振幅来表示,即省去时间相位因 子ei ωt ,剩下的部分既含振幅,又含随空间变化的相位,把它称为复振幅。于是,在底片 上任一点物光和参考光复振幅分别为
0(x,y)0(x,y)A (x,y)e i O ϕ= (5)
(x,y)R(x,y)A (x,y)e R i R ϕ= (6)
相干叠加后的合成光场为
H(x,y)(x,y)O(x,y)R =+ (7)
干涉条纹的光强为
[O R][O R ]I HH ***==++ (8)
式中为H *
为H 的共轭复数。为使关系式简洁,各量中的x ,y 均省略。将上式展开得
00()()22000R R i i R R R I A A A A e A A e ϕϕϕϕ---=+++
经简化后上式可简写为
220002cos()R R R I A A A A ϕϕ=++- (9)
这正是干涉条纹光强的表达式。上式表明,光强I (x ,y )包含了物光波的全部信息(振幅和相位)。采用适当的两光波强度比,感光底片经曝光并进行线性冲洗后,就得到一张全息照片。
假定用照明光R′(x ,y )照射全息图,设再现光在全息图上的复振幅为
(x,y)(x,y)A (x,y)e i R R R ϕ'''=
如把全息照片看作衍射屏,则透过全息照片后衍射波的复振幅为
(x,y)R (x,y)t(x,y)U '= (10)
式中t (x ,y )为全息照片的复振幅透射率,对于经线性处理的全息照片,复振幅透射率与 曝光时的光强成线性关系,即
0(x,y)t (x,y)t I β=+ (11)
于是,透过全息照片后衍射波的复振幅
0(x,y)R (x,y)[t (x,y)]U I β'=+
将I (x ,y )值代入得
011U U U U +-=++ (12)
式中第一项U 0 除了系数(t 0+βA o2+βA R2)外,与再现光相同,为零级衍射波,代表照明光的透射波,形成一个背景象,从物光重现的角度来看,可以不予考虑。
第二项U +1 为+1 级衍射波,当再现光和参考光完全相同时,即A R′=A R =A R ,φR′=φR , 则+1 级衍射波在全息照片上的复振幅为
()21R R i R R U R R O A A e O A O ϕϕβββ'-*'+'=== 与原物光只差一个常数因子,实现了原物光的再现。观察者将在原物体所在位置上看到逼真的立体虚像,在不同的角度看到物体不同的侧面。
第三项U -1 为-1 级衍射波,当再现光是参考光时,则-1 级衍射波在全息照片上的复振幅为
()221R R i i R R R U R R O A A e O A e O ϕϕϕβββ'+**'-'===
与原物光的共轭波O ﹡(x ,y )除相差一个常数因子外,还多一个位相因子e i2φR ,表示衍射波会聚于以全息照片为对称面的原物体的对称位置上,观察者将在此位置上看到一个实像,在实像中的那些细节与虚像是相反的。