2019年最新-全息干涉计量1-精选文档
全息干涉法的应用-PPT文档资料
w 1960年梅曼（Maiman）研制成
ted
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 Evaluation only.）和J.乌帕特尼克斯 （E.N.Leith with Aspose.Slides for 3.5 ）用激光器对伽柏 Client Profile 5.2 （.NET J.Upatnieks 的技术做了划时代的改进，全息 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 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。
w 下面，根据实际装置，再
从稍微从不同的角度来说 明全息照相术的原理。如 图5所示，如果用分束镜将 一束相干光（激光）分为 两束，它们再以某一角度θ 在干板上叠加，则会形成 Evaluation only. ted with Aspose.Slides for 大致一样的干涉条纹，这 .NET 3.5 Client Profile 5.2 些干涉条纹的间距为
w 请看图1，使从点光源
（可以认为是从物体 上的一点反射出来的 Evaluation only. 光，也可考虑为有一 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 个针孔）发出的相干 Copyright 2019-2019 Aspose Ltd. 激光束APty 与另一方向射 来的激光束B在照相干 板上叠加而产生干涉，
w 如果将全息照片置于原来的
位置，并在与记录干涉条纹 是参考光照射的方向相同的 方向上用相干光照射，则此 照射光在冲洗后的干板（衍 射光栅）上被衍射。由图4 Evaluation only. 可知，在衍射光栅的栅格间 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 距小的地方，光的衍射角大； 在衍射光栅的栅格间距大的 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 地方，光的衍射角小。结果， 整个衍射光就好像从原来点 光源所在位置传播过来的方 向上被衍射。
全息干涉技术 实验报告
全息干涉技术实验报告全息干涉技术实验报告引言全息干涉技术是一种利用光的干涉现象来记录和再现物体三维信息的技术。
它的原理是将物体的光波信息与参考光波进行干涉，通过记录干涉图案来获取物体的全部信息。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解全息干涉技术的原理和应用。
实验装置本次实验所用的全息干涉技术装置主要包括：激光器、分束器、物体平台、全息板、参考光源和光学元件等。
实验过程1. 准备工作：将物体放置在物体平台上，并调整好光路，确保激光器发出的光波经过分束器后能够照射到物体上。
2. 全息记录：打开激光器，使其发出的光波照射到物体上，同时打开参考光源，使其发出的光波与物体上的光波进行干涉。
通过调整光路和物体的位置，使干涉图案清晰可见。
然后，将全息板放置在干涉图案的位置，记录下干涉图案。
3. 全息再现：将已记录的全息图放置在全息装置中，照射激光光源，使光波经过全息图后形成干涉图案。
通过观察干涉图案，我们可以再现出物体的三维信息。
实验结果与讨论通过实验观察，我们可以发现全息干涉技术具有以下几个特点：1. 三维再现：全息干涉技术可以将物体的三维信息记录下来，并通过再现干涉图案来还原物体的形状和细节。
相比于传统的二维图像，全息图像更加真实和立体感强。
2. 高分辨率：全息干涉技术具有较高的分辨率，可以捕捉到物体的微小细节。
这使得它在科学研究、医学影像和工业检测等领域具有广泛的应用前景。
3. 实时观察：全息干涉技术可以实时观察物体的变化。
例如，在生物学研究中，可以通过全息干涉技术观察细胞的活动和变化过程。
4. 非接触性：全息干涉技术不需要直接接触物体，而是通过光波的干涉来记录和再现物体信息。
这在一些对物体敏感性较高的应用中具有优势，如文物保护和材料分析等。
结论通过本次实验，我们深入了解了全息干涉技术的原理和应用。
全息干涉技术以其独特的特点在科学、医学和工业等领域发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，我们相信全息干涉技术在未来会有更广泛的应用前景。
全息干涉计量1
全息干涉计量是全息运用的一个重要领域， 其基础是波前比较，用一个标准波前与一 个变形物体产生的波前相比较能实现干涉 计量。由于标准波前与变形波前是通过同 一光路产生的，因而可以消除系统误差， 这样可降低对光学元件精度的要求。我们 采用的全息干涉方法是二次曝光法和单次 曝光法。
通过二次曝光将标准物光波前和变形后的 物光波前，按不同时刻记录在同一张全息 图上，再现时，通过两个波面之间的干涉 条纹了解波面的变化，从而分析两次曝光 之间物体的形变。二次曝光法有利于分析 物体两种状态的差异。（实验过程采取验 证法）
困难：为了使再现标准波前与实际波面重 合，要求对全息图准确复位（纳米量级）， 通常采用就地显影、定影，或用精密复位 装置。另一方面，拍摄全息图要求参考光 和物光强度之比较小，而再现时要得到大 的条纹衬比度，参考光和物光强度之比应 取得较大。
散斑的形成：激光被散射体的粗糙表面反 射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃） 时，在散射表面或附近的光场中，可以观 察到无数的无规分布的亮暗斑点，称为激 光散斑（Laser Speckles）或斑纹。当散射体 移动的时候，散斑光场会发生变化。
按以上光路图连接好光路，注意等高共轴， 参考光和物光夹角30度左右，调整使光程 差在1厘米以内，另使物体和干板正对。 曝光时间设置为20秒。 安静消振90秒左右，第一次曝光；将干板 水平移动10—100微米，消振，第二次曝光。 显影，定影。（注意在绿灯下观察干板颜 色的变化，烘干不要用热风，定影时间稍 长）
单次曝光法是通过一次曝光把初始物光波 面记录在全息图上，底片经处理后用变形 后的物光波面和参考光同时照射全息图， 参考光可以再现初始物光波面，这个初始 物光波面与直接透过全息图的变形后的物 光波面相干涉，产生干涉条纹，通过观察 干涉条纹的连续变化，可以分析整个变形 过Байду номын сангаас。
全息干涉计量实验报告
一、实验目的1. 了解全息干涉计量的原理和方法；2. 掌握全息干涉仪器的操作技能；3. 学会利用全息干涉计量技术进行微小形变测量；4. 分析实验数据，验证全息干涉计量技术的可靠性。
二、实验原理全息干涉计量技术是一种利用全息照相原理，对物体表面微小形变进行测量的技术。
其基本原理是：当物体表面发生微小形变时，物体表面的反射光波与参考光波产生干涉，形成干涉条纹。
通过分析干涉条纹的变化，可以测量物体表面的形变量。
三、实验仪器与设备1. 全息干涉仪；2. 激光器；3. 全息干板；4. 物体形变装置；5. 光学显微镜；6. 数据采集与分析软件。
四、实验步骤1. 全息干涉仪的调整与使用：按照说明书调整全息干涉仪，使参考光与物光垂直照射到全息干板上。
2. 实验样品的准备：将物体形变装置固定在实验台上，确保样品表面平整、干净。
3. 全息干板的曝光与显影：将全息干板置于全息干涉仪的光路中，调整曝光时间与显影时间，使干涉条纹清晰可见。
4. 实验数据的采集与分析：利用光学显微镜观察干涉条纹，使用数据采集与分析软件对干涉条纹进行采集、处理与分析。
5. 结果验证：将实验数据与理论值进行比较，验证全息干涉计量技术的可靠性。
五、实验结果与分析1. 实验数据采集实验过程中，采集了物体形变前后的干涉条纹图像，如图1所示。
图1 物体形变前后的干涉条纹图像2. 实验数据处理与分析利用数据采集与分析软件对干涉条纹进行采集、处理与分析，得到物体形变前后的形变量，如图2所示。
图2 物体形变前后的形变量由图2可以看出，物体形变后的形变量为0.05mm，与理论值相符。
3. 结果验证将实验数据与理论值进行比较，验证全息干涉计量技术的可靠性。
实验结果表明，全息干涉计量技术可以准确测量物体表面的微小形变，具有很高的精度和可靠性。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了全息干涉计量的原理和方法，了解了全息干涉仪器的操作技能；2. 学会了利用全息干涉计量技术进行微小形变测量，验证了该技术的可靠性；3. 提高了实验操作能力，培养了严谨的科学态度。
《全息干涉计量》课件 (2)
全息干涉计量的未来发展
1
全息干涉计量的未来应用领域
包括生物医学、纳米技术、光学信息处理等领域，为科学研究和工程应用提供更 多可能性。
2
全息干涉计量的技术发展趋势
例如高分辨率全息成像、多波长干涉测量和自适应干涉计量等技术的发展和应用。
结语
全息干涉计量的价值与意义
全息干涉计量作为一种高精度的测量方法，为科学 研究和工程制造提供准确的数据支持。
全息干涉计量的未来前景
随着技术的不断发展，全息干涉计量将在更多领域 展示出其巨大的潜力和应用价值。
3 全息干涉计量的应用领域
广泛应用于光学、材料科学、工程制造等领域，如薄膜厚度测量、表面形貌分析和零件 测量等。
全息干涉计量的设备
全息干涉计量的元件
涵盖激光器、分束器、半透反射镜、光刻胶等关键 元件，确保全息干涉计量的准确性。
全息干涉计量的成像设备
例如全息显微镜、白光全息照相机、全息显影机等 设备，用于记录和重现全息干涉图案。
全息干涉计量的测量方法
1
折射率的测量方法
利用全息干涉计量技术，通过测量光线在不同介质中的折射情况，确定物质的折 射率。
2
光波形的测量方法
通过记录光波的干涉图案，可以测量物体形状、表面轮廓以及薄膜的厚度等信息。
全息干涉计量在机械制造中的应用
全息干涉计量在零部件测量中的应用
通过全息干涉计量技术，可以精确测量并分析 机械零部件的尺寸、形状和表面质量。
全息干涉计量
欢迎来到《全息干涉计量》PPT课件！我们将一起探索全息干涉计量的基础原 理、设备、测量方法、应用领域以及发展趋势。
全息干涉计量基础
1 什么是全息干涉计量？
全息干涉计量是一种非常精确的测量方法，利用光波干涉的原理，可用于测量物体的形 状、薄膜的厚度和折射率等。
《全息干涉计量》课件
1 全息干涉计量技术的发展历程
从传统光学全息到数字全息，全息干涉计量 技术在算法、硬件和应用方面都有了较大的 发展。
2 全息干涉计量技术的未来发展趋势
随着新材料和新技术的涌现，全息干涉计量 技术将更加高效、高精度地应用于各个领域。
全息干涉计量的应用案例
1
工业制造
全息干涉计量广泛应用于工业制造中，
医学领域
2
如汽车零部件的尺寸测量和表面质量检 测等。
在医学领域中，全息干涉计量可用于眼
科手术辅助、皮肤病的诊断和治疗等。
3
科学研究
全息干涉计量在科学研究中有着广泛的 应用，如材料表面形貌分析和生物细胞 结构研究等。
全息干涉计量的发展趋势
全息干涉计量的基本原理
1 全息干涉计量的物理原理
基于光的干涉现象，通过将参考光波和物体 光波叠加，形成干涉条纹图案，进而实现对 物体形状和表面特征的测量。
2 全息干涉计量的实现过程
包括记录全息图像、重建全息图像和进行测 量分析三个步骤，通过激光或其他相干光源 的辅助实现。
全息干涉计量的主要技术
激光干涉计量 技术
利用激光的高亮度和 相干性，实现高精度 的干涉计量，广泛应 用于精密工艺和检测 中。
电子全息术
利用电子束辐射或电 子图像传感器记录全 息图像，可实现大尺 寸物体的全息干涉测 量。
光学全息术
通过光学元件记录和 重建全息图像，可实 现高分辨率的全息干 涉计量。
数字全息术
利用计算机数字处理 技术，将全息图像转 化为数字图像进行分 析和测量，提高了全 息干涉计量的灵活性 和精度。
全息干涉计量
全息干涉计量是一种基于全息干涉原理的测量技术，广泛应用于工业、医学 和科学等领域，通过记录光的干涉图像来获取物体的形状和表面特征。
全息干涉技术实验报告
全息干涉技术实验报告全息干涉技术实验报告概述：全息干涉技术是一种利用光的干涉原理来记录和再现物体三维信息的先进技术。
本实验旨在通过实际操作，深入了解全息干涉技术的原理、应用和局限性。
一、实验仪器和材料：1. 全息干涉实验装置：包括激光器、分束器、反射镜、全息板等。
2. 实验样品：选择适合的物体，如硬币、玻璃球等。
二、实验步骤：1. 搭建全息干涉实验装置：按照实验指导书上的示意图，将激光器、分束器、反射镜等组装起来。
2. 准备全息板：将全息板放置在适当的位置上，确保其与激光器的光线垂直。
3. 调整实验装置：通过调整反射镜的位置和角度，使得激光器的光线能够正确地照射到全息板上。
4. 拍摄全息图：将实验样品放置在全息板的一侧，打开激光器，让激光光束照射到样品上，然后将激光光束经过样品的散射光与参考光束进行干涉，形成全息图。
5. 处理全息图：将全息图进行显影、固定等处理，使其能够稳定地保存下来。
6. 再现全息图：将处理好的全息图放置在实验装置上，通过照射激光光束，将全息图中的三维信息再现出来。
三、实验结果与分析：通过实验，我们成功地制作了全息图，并且实现了对全息图中三维信息的再现。
在再现的过程中，我们发现全息图所呈现的物体具有立体感，可以从不同角度观察到物体的不同部分，这正是全息干涉技术的特点所在。
然而，全息干涉技术也存在一些局限性。
首先，全息图的制作过程相对复杂，需要精确的操作和调整，对实验人员的要求较高。
其次，全息图的再现需要较为强大的激光器，这对于实际应用来说可能会增加成本和难度。
此外，全息图的再现效果也会受到环境光的干扰，需要在较为理想的实验条件下进行。
四、应用前景：尽管全息干涉技术存在一些局限性，但其在科学研究、工程设计等领域具有广阔的应用前景。
例如，全息干涉技术可以用于三维成像、光学计算、光学存储等方面。
在医学领域，全息干涉技术可以应用于显微镜成像、医学诊断等方面。
此外，全息干涉技术还可以用于安全防伪、艺术创作等领域。
全息散斑干涉计量
式中，当 x ≤
1 1 ， rect( x ) = 1 ；当 x > ， rect( x ) = 0 ；而相应的光强自相关函数为 2 2 L∆x L∆y R I (∆x, ∆y ) =< I > 2 (1 + sinc 2 sinc 2 ) λZ λZ
[
]
n
（11.9a） (11.9b) (11.9c)
σ I (r ) = 2σ 2 (r )
就是说散射光场光强的均值与标准差相等。通常把标准差与均值之比称做散斑场的衬度， 即
c(r ) = σ I (r ) < I (r ) >
（11.9d）
衬度的倒数定义为散斑场的信噪比。显然，散斑场的衬度与信噪比都是单位值。 类似地还可以导出相位的概率密度函数为
R
< A R (r ) >=< A I (r ) >= 0
1 2 ∫Σ < I (r0 ) > h(r − r0 ) dr0 2 2 1 2 < A I (r ) >= ∫ < I (r0 ) > h(r − r0 ) dr0 2 Σ < A R (r ) >=
2
（11.6a） （11.6b） （11.6c） （11.6d）
2
无论对于自由空间传播产生的散斑场（所谓客观散斑场），还是对于成像过程产生的散斑 场（所谓主观散斑场），都可以导出光强的自相关函数[11-12]为
R I (Δ ,Δ ) =< I ( x, y ) > 2 1 + μΔ ,Δ ) x y ( x y 2 =< I ( x, y ) > 1 +
全息干涉计量实验系列
R
反射镜 扩束镜 干板
图 1-3 实验光路
图 1-4 颅面骨的全息干涉图
③拍摄二次曝光全息图 移位或作用力在两次曝光之间加入。曝光时间按激光器输出功率和全息干板类型选定， 一般每次曝光在 20～40 秒之间。在曝光过程中须注意保持环境安静，当安装好干板后，实验 者应离开全息台，使光路稳定 1 分钟左右。两次曝光之间也应有足够稳定时间。对底片的处 理，包括显影、定影和漂白等过程，与一般全息照相相同。图 1-4 为在科研中拍摄得到的颅 面骨受正牙力前后的二次曝光全息干涉图，供读者参考。 ④测量数据 拍摄好全息干涉图后，在经处理好的干板上适当位置选好观测点并注上标记（参考图 1-1） ，置回原光路进行测量。要测量的数据是：点源和各观察点的空间坐标以及各次观察过 程中的条纹飘移数目。测量条纹漂移数目 ∆N 1,m 是在使用原参考光束再现虚像的情况下进行 的，它是观察者从干板中心①点的观察方向分别移动到干板边缘的②点、③点……的观察方 向时，所观察到的通过待测点的条纹漂移数。 读数时需要事先假设某个符号约定，如果约定条纹沿某个方向（例如向右）漂移时其条 纹漂移读数为正，那么沿相反方向（例如向左）漂移的条纹读数便为负。在判读条纹漂移数
此 数量级。由此可见，欲提高测量精度，必须提高对条纹漂移数的测量精度。根据现代实验技 术，条纹测量精度提高到 0.01 条是不成问题的，这就为提高位移测量精度找到了途径。
【实验仪器】
现代光学系列实验教程
扩束镜 分束镜 可变光阑
2只 1只 2个
米尺 全息干板
1把 若干小块
参考文献
[1-1] 王仕璠，袁格，贺安之等，全息干涉度量学――理论与实践，第 3 章，北京：科学出版 社，1989，2，P.37~63 [1-2] 王仕璠，应用 单张全息干涉图测 定三维 微小位移 的一种快 速算法， 中国激光， 1985, 12(11): 699~701 [1-3] 王仕璠， 朱自强， 现代光学原理， 第 8 章， 成都： 电子科技大学出版社， 1998， 11， P.202~206 附录：用全息干涉法计算微小位移的扩展 Basic 程序
全息干涉计量
ψ0
ψ1
T 1 0
– 全息图衍射效率：定义为再现时＋1级出射光波光强与再现
光波光强之比。
2020/3/20
第一章 全息干涉计量
8
全息图的分类:
振幅全息图和位相全息图:
➢ T 的幅角为常数时(无位相调制)，全息图称为振幅全息图 ➢ T 的模为常数时(无强度调制)，全息图被称为位相全息图。
平面全息图和体积全息图：根据全息记录的物光波与参考光波干涉得到的
2020/3/20
第一章 全息干涉计量
11
§1.2 双曝光全息干涉
双（二次）曝光法是全息干涉最基本的方法，它同时再 现变形前后的物光波，从它们相干后的干涉条纹分布得到 试件表面变形或内部折射率变化的信息。
2020/3/20
第一章 全息干涉计量
12
1. 双曝光成像过程的定量分析
记录：
O O0 (x, y) expi0 (x, y)
5
2.与传统成像的比较:
常规照相
记 录 信 息 物体的二维亮度分布
物体与记录底 片的对应
再现信息
点点对应 二维光强分布
原
理
几何光学
像的维数
平面图像
全息成像
物光与参考光的干涉 花样
点面对应
复制物光波
干涉记录衍射再现
立体像
2020/3/20
第一章 全息干涉计量
6
3. 像的性质:
像的虚实与像差 ：
O O0(x, y)expi (x, y)
R R0(x, y)expir (x, y)
H1 O R
I1
H
1
H1
H2 O R
I2
H
2
H2
全息干涉计量技术00
全息干涉量度术全息干涉量度术全息干涉量度术正文进行高精度测量的主要光学方法之一。
能实现非接触的测量。
一般光学干涉量度只能测量形状比较简单、表面光洁度很高的零件，而用全息干涉计量方法则能将应用范围扩展到具有任意形状的三维漫射表面的物体。
无论其表面光洁度如何，都能相对分析测量到光学公差的精度。
由于全息图具有三维性质，使用全息技术允许从不同视角，通过干涉量度方法去考察一个形状复杂的物体。
因此全息干涉量度分析在无损检验、微应力应变测量、形状和等高线的检测、振动分析、高速光学等多种领域中已得到广泛的应用，并已解决了用其他手段难以解决的问题。
全息干涉量度，其操作的基本程序与全息记录相似，只是在记录时根据需要进行一次曝光(实时全息干涉法)、两次曝光（双曝光全息干涉法、夹层全息法）和连续曝光（时间平均全息干涉法）。
它们都是根据波面干涉原理，在再现象上出现一系列干涉条纹。
这些条纹代表了沿观察轴线方向的等位移轮廓线。
条纹间隔代表的位移量大致等于记录中所用相干光源波长的一半。
一次曝光全息干涉法它同光学干涉原理是一样的。
用一般全息术记录一张物体未经变形时的全息图。
再将这张全息图精确地放在原记录位置上。
由原参考光作照明光，让它在原物位置产生再现像。
被研究的物体在原来位置作微小变形，同时也用激光照明。
全息图衍射的原始物波和物体散射的物波会产生干涉条纹，条纹的形状就反映了物体的形变。
这种方法可以观察物体的形变过程，因此也叫实时全息干涉法。
二次曝光全息干涉法在同一张全息图上记录同一物体变形前后的二张全息图。
它记录了物体在不同时刻的二个波面。
再现时，二个波面之间产生干涉，称为两次曝光全息干涉。
通过条纹的计算，可以确定物体的形变和位移。
二次曝光全息将物体形变的二种状态冻结在全息图里，可以保存，在没有原物时也能再现这种变化。
但是一张全息图只能保留一种比较状态。
夹层全息用二张全息干板分别记录物体二个状态的物波信息。
记录时，用一对全息干板放在特制的可以精确定位的全息片架上。
全息干涉
全息干涉的研究现状Introduction全息干涉是一种能够静态和动态的检查有粗糙表面的物体位移的技术，测量的精度可以达到光学干涉的精度（小于光线的波长）。
这种技术也可以用来检测透明介质中的光路长度的变化，因此可以显示并分析液体的流动。
它也可以用于产生物体表面的等高线。
目前这种技术被广泛的用于测量机械结构的应力、张力和震动情况。
全息干涉用于测量变形：利用全息照相获得物体变形前后的光波波阵面相互干涉所产生的干涉条纹图，以分析物体变形的一种干涉量度方法，是实验应力分析方法的一种。
采用全息照相术，能将沿同一光路而时间不同的两个光波波阵面间的相互干涉显示出来。
物体变形前，记录第一个波阵面；变形后再记录第二个波阵面。
它们重叠在全息图上。
这样，变形前后由物体散射的物光信息，都贮存在此全息图中。
将全息图用激光再现时，能同时将物体变形前后的两个波阵面再现出来，由于这两个波阵面都是用相干光记录的，它们几乎在同一空间位置出现，具有完全确定的振幅和相位分布，所以能够相干而形成明暗相间的干涉条纹图。
对于具有漫反射表面的不透明物体，条纹图表示物体沿观察方向的等位移线；对于透明的光弹性模型，例如有机玻璃模型，则表示模型中主应力和等于常数的等和线。
全息干涉法的主要内容是研究条纹图的形成、条纹的定位，以及对条纹图的解释。
常用的全息干涉法有：双曝光法又称两次曝光法。
在全息光路布局中，用一张全息底片分别对变形前后的物体进行两次全息照相。
实时法又称即时法。
用全息照相记录物体未变形时的散射光的波阵面。
将全息底片显影，就得到全息图。
均时法用全息照相对周期变化的物体长时间曝光以获得全息记录，又称时间平均法。
用全息图再现物光的波阵面，可将相位关系全部再现出来，所以能用再现的波阵面进行干涉测量。
在激光器出现以前，要用普通的光学干涉法对表面粗糙的物体进行三维测量是极其困难的。
若采用全息干涉法，就可实现分时干涉测量，换句话说，能使存在于不同时刻的波阵面之间的干涉显示出来。
光学中的全息与干涉测量
光学中的全息与干涉测量光学作为一门应用广泛的学科，包含了许多有趣和实用的技术和方法。
其中，全息与干涉测量是两个引人注目的方向。
全息技术通过利用光的干涉原理，记录并再现物体的全息图像，而干涉测量技术则利用光的波动性质来测量物体的形状和表面特征。
在本文中，我们将探讨全息与干涉测量的原理、应用以及可能的发展方向。
全息技术的原理基于光的干涉理论，它能够以全息图像的形式保存并再现三维物体的信息。
全息图像是通过在感光介质上记录光的干涉图样来实现的。
感光介质可以是底片、光敏玻璃或者光致变色材料，而记录全息图像的过程则依赖于激光的相干性。
当激光光束经过物体并与参考光束干涉时，会形成一幅干涉图样。
利用激光的平面波特性，我们可以通过改变读出角度来恢复出物体的三维信息。
全息技术在多个领域有着广泛的应用。
例如，在光学显微镜中，全息成像可以提供更高的分辨率和深度信息。
在医学领域，全息技术可以被用来进行虚拟手术、诊断和治疗。
此外，随着全息技术的发展，它还逐渐应用于艺术、娱乐和安全领域，例如追踪和检测假冒伪劣产品。
除了全息技术，干涉测量也是一种重要的光学测量方法。
干涉测量通过利用光的干涉原理，可以实现对物体形状、薄膜厚度等参数的精确测量。
其中最常见的干涉测量方法之一是干涉测距。
干涉测距利用被测物体表面的反射光与干涉仪中的参考光干涉产生干涉条纹，通过分析干涉条纹的形态与密度变化，我们可以计算出被测物体到干涉仪的距离。
干涉测量还有其他许多应用。
例如，激光干涉仪可以用于测量薄膜的厚度和折射率，从而提供材料的光学性质参数。
干涉测量还可以用于检测流体力学中的压力和温度变化，有助于流体参数的研究和工程实践。
随着光学技术的不断进步，全息与干涉测量也在不断发展和完善。
其中一个发展方向是基于数字图像处理的全息成像技术。
通过结合计算机和数字图像处理算法，我们可以对全息图像进行更精确和灵活的处理，进一步提高全息成像的分辨率和质量。
另一个发展方向是纳米尺度的全息与干涉测量。
全息干涉计量课件 (一)
全息干涉计量课件 (一)全息干涉计量课件是计量学科中的一种新型技术，它利用全息图中的干涉条纹进行非接触式测量，具有高精度、高分辨率、高稳定性等诸多优点。
以下从定义、原理、应用等三个方面来探讨全息干涉计量课件的应用。
一、定义全息干涉计量课件是一种利用全息学原理测量物体形状、位移、变形、应力等物理量的技术。
其基本原理是在记录的全息图上，照明光线与拍摄光线构成干涉条纹，通过分析干涉条纹的形态变化，可以计算出被测物体的形变或位移信息。
二、原理全息干涉计量的原理是基于光的干涉原理，即在两束光线相遇的区域内，光的电场会相互干涉，形成一组干涉条纹。
如果其中一束光线在透过物体时发生相位变化，则会在全息图上留下对应的干涉信息。
通过分析这些干涉条纹的形态变化，可以得到被测物体的形状、位移等信息。
三、应用全息干涉计量课件广泛应用于制造业、航空航天、建筑工程、地质勘探等领域。
具体应用包括以下几个方面。
1.形状测量：全息干涉计量可以实现高精度的物体形状测量，应用于汽车、飞机、船舶等大型机械的形状检测。
2.位移测量：全息干涉计量可以实现微小位移的测量，应用于地质、隧道、桥梁等工程结构的位移监测。
3.变形测量：全息干涉计量可以实现复杂形变的测量，应用于建筑结构受力行为的研究。
4.应力测量：全息干涉计量可以实现应力分布的测量，应用于建筑、材料等领域的应力分析。
总结全息干涉计量课件是一种新型的光学非接触测量技术，具有高精度、高分辨率、高稳定性等优点。
其应用范围广泛，包括汽车、飞机、船舶、建筑、地质等行业领域。
在实际应用中，选择合适的光源、相机、光栅等装置以及采用适当的分析方法等是保证测量精度的重要因素。
全息技术与光的干涉
全息技术的优势
真实性
比传统摄影技术更加真实
信息记录
可以记录物体的全息信息， 包括立体和深度信息
全息技术的应用
全息技术在医学、工 程、艺术等领域有着 广泛的应用。它可以 实现立体影像的记录 和重放，为现实世界 带来新的可能性。
● 03
第3章 全息技术与光的干涉
全息技术在医学 影像中的应用
全息技术中的相干光源
需要使用相 干光源
确保记录到 的干涉图样 清晰可见
空间滤波在全息技术中的应用
改善全息图像质量
利用空间滤波可以有效提 高全息图像的清晰度和细 节散光的影响，提高全息 图像的纯净度
提高图像清晰度
有效应用空间滤波可以使 全息图像更加清晰，轮廓 更加分明
全息成像的基本原理
全息成像是利用光的干涉原理进行图像的记录与 再现。它包括波的叠加和干涉两个基本过程，通 过这些过程可以实现对物体的全息信息记录。
全息干涉的过程
交汇
把参考光和物体 光交汇，形成干
涉图样
记录
通过干涉图样记 录物体信息
全息图像的重放
01 重放
通过将记录的全息图像重新照明，可以还原 出物体的三维影像 02
科技进步
技术不断发展 全面应用
未来展望
随着科技的不断进步， 全息技术将以更完善 的形态呈现。在各个 领域中，全息技术的 应用将更加广泛，为 人们提供更多创新和 便利。
● 06
第六章 总结与展望
总结全息技术的 特点
全息技术是一种可以 记录和再现物体真实 三维影像的技术。通 过全息技术，我们可 以观察到物体的立体 图像，并且应用在医 学、娱乐等领域，具 有广泛的应用前景。
全息技术在医学影像 学中扮演着重要角色。 通过使用全息技术， 医生可以获得更真实、 更立体的影像，这有 助于更准确地诊断和 治疗疾病。
全息干涉技术在精度检测中的应用
全息干涉技术在精度检测中的应用全息干涉技术是一种利用波的干涉现象进行测量和检测的技术。
它主要利用激光干涉的原理，通过记录光波的相位和强度分布，实现对物体形状、表面变形和位移的检测。
全息干涉技术的应用领域广泛，其中在精度检测方面具有独特的优势和重要的应用价值。
全息干涉技术在精度检测中的应用主要体现在以下几个方面：一、形状与表面测量。
全息干涉技术可以非接触地测量物体形状和表面的变形情况，对于精细结构的测量有着独特的优势。
通过全息干涉技术，可以获得物体的三维形状信息，实现对尺寸、曲率和平面度等参数的测量和分析。
这对于制造工艺的控制和产品质量的保证具有重要意义。
二、位移和变形测量。
全息干涉技术可以非常精确地测量物体的位移和变形信息，通过记录物体在干涉场中的变化，可以实时监测物体的变形情况，并得出相应的数据。
这对于材料的研究、结构的设计以及工程结构的安全评估等方面具有重要意义。
三、医学影像与诊断。
全息干涉技术在医学影像和诊断领域也有广泛的应用。
通过全息干涉技术，可以获取细胞、组织和器官的三维结构信息，实现对病变的检测和诊断。
这对于医学研究和临床诊断具有重要的意义，可以提高诊断的准确性和可靠性，为医生提供更多的参考和决策支持。
四、光学元件测试。
全息干涉技术广泛应用于光学元件的测试和校准中。
利用全息干涉技术，可以对光学元件的形状、表面质量和光学性能等进行全面的检测和评估。
这对于光学元件的制造和应用具有重要的指导意义，能够提高光学系统的性能和稳定性。
五、材料性能测试。
全息干涉技术在材料性能测试方面也有广泛的应用。
通过全息干涉技术，可以对材料的应力-应变关系、变形行为和破坏机制等进行研究和分析。
这对于材料的品质控制、工程设计和科学研究都具有重要意义。
总之，全息干涉技术在精度检测中的应用十分广泛，不仅有助于提高检测的准确性和精度，还可以为相关领域的研究和应用提供重要的数据支持。
随着技术的发展和应用的不断拓展，相信全息干涉技术将在精度检测领域发挥更加重要的作用，为精密制造和科学研究提供更多的机会和挑战。
全息干涉计量
实验仪器
氦氖激光器S，激光功率计，分光镜 T，针孔滤波器，反射镜M，扩束镜L， 准直镜P，有精密调整装置的干版架H， 加力架F，毛玻璃屏，全息防震平台，全 息记录材料，暗室必要设备及相关药品。
实验内容和操作步骤
双曝光实验参考光路
根据参考光路，设计本实验的实验光路
根据实验要求，及实验室提供的条件，按 参考光路设计布置所做实验光路。
非破坏性检测。 它的基本原理是：借助全息干涉测量确定物体表面上的静态与动态的形变。
掌握全息干涉计量的双曝光法。 了解全息干涉计量的原理，有关应用及特点。
由于全息干涉计量能对物体表面形变作图示性的测量，干涉条纹的疏密形态直接反应表面形变的尺度，可直接鉴别出存在强应力的范 围及变化趋势。 关上快门，装好感光版（乳胶面对着光），静置几分钟后，物体未变形时，将感光版曝光一次, 时间2~6秒，底版固定不动，挡住光源， 让物体发生微小形变（加压力或温度），物体形变稳定达到平衡后，再将全息感光版曝光一次，取下感光版装进暗袋到暗室进行冲洗 处理。 全息干涉计量另一方法：瞬时观察法（实时法）。 根据实验要求，及实验室提供的条件，按参考光路设计布置所做实验光路。 根据参考光路，设计本实验的实验光路 如果物体形变的话，就在物体上反射的光与在全息图上衍射的光相叠加，可以通过全息图看到衡量光程变化的干涉条纹。 全息干涉计量是全息照相技术目前应用最广泛的应用领域之一。 这样，就会在由全息图再现的图象上出现实际的物体。 了解全息干涉计量的原理，有关应用及特点。 这样，就会在由全息图再现的图象上出现实际的物体。
就是，将没有形变的物体表面形状在第一次曝光中记录在一张全息图上，再将变形的该物体的表面形状在第二次曝光中记录在同一张 全息图上。 这样，就会在由全息图再现的图象上出现实际的物体。 全息干涉计量双曝光法，即实时全息干涉计量法，在精密测量，无损检测，动态监控，生物技术等方面有着广泛的应用前景。
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第一章 全息干涉计量
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全息图的振幅透射率和衍射效率:
底片振幅透射率: 定义为用光照明底片时出射光波 复振幅与再现光波复振幅之比。
ψ0
ψ1
T 1 0
– 全息图衍射效率：定义为再现时＋1级出射光波光强与再现
光波光强之比。
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第一章 全息干涉计量
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全息图的分类:
•原参考光再现：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R T 2tI 1 I2 R 2R 0 2 O 0 2 R R 0 2 O 0 e x p i0 e x p i R 0 2 O 0 e x p i2 r i0 e x p i2 r i
点点对应 二维光强分布
原
理
几何光学
像的维数
平面图像
全息成像
物光与参考光的干涉 花样
点面对应
复制物光波
干涉记录衍射再现
立体像
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第一章 全息干涉计量
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3. 像的性质:
像的虚实与像差 ：
根据全息成像记录和再现条件的不同，再现像可能是虚 像，也可能是实像。
经光化学处理后的记录干板如精确复位，当用记录时的 参考光波照明它时在原物体的位置必得到一个再现虚像， 此虚像与原物大小一样，无像差。
5
特殊情况：
当 CR RT
tIR
R02 O02 R0expir
R02O0 expi0R02O0 expi2r 0
当 CRRT
tIR tIR0expir
R02 O02 R0expir
R02O0 expi20 r R02O0 expi0
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第一章 全息干涉计量
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2.与传统成像的比较:
常规照相
记 录 信 息 物体的二维亮度分布
物体与记录底 片的对应
再现信息
参考 R R 0 光 (x ,y )e波 x ir(x p ,y ： )
记录：
HOR
IHHOROR
O02R02OROR
O02R02 O0R0exip0rO0R0exip0r
底片接受到的总能量为 EIt t为曝光时间。这样曝光的全息片， 若适当选择处理工艺经显影定形后，其振幅透过率T（输出光波 复振幅与输入光波复振幅之比） 为E 的线性函数。
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第一章 全息干涉计量
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同轴与离轴全息
同轴与离轴全息成像是根据参考光与物光波是否基本上沿同方向传 播来区分的。同轴全息是由全息成像的发明者 D.Gabor 1948年建议的。 这种全息再现时沿观察方向可同时看到三个衍射花样相互干扰不易分 离。1960年E. N.Leith 和 Upatnieks 提出了离轴全息光路克服了上 述困难，只要适当选择参考光的离轴角，在一定的观察距离上总可以 把三个衍射级的衍射花样分开。
O O 0 (x ,y )e x p i (x ,y ) R R 0(x ,y)e x p ir(x ,y)
H1 O R
I1
H
1
H1
H2 O R
I2
H
2
H2
E(I1I2)t
TE
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第一章 全息干涉计量
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1. 双曝光成像过程的定量分析
CT
tI C
C
R02 O02 C0 expic
R0C0O0 expi0 c r
R0C0O0 expir c 0
ψ
T C
可见,再现光波有三个分量
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第一章 全息干涉计量
•Photomechanics Lab.
第一章
全息干涉计量
Holographic Interferometry
§ 1.1 全息成像技术
成像过程（反射光路）
记录
再现
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第一章 全息干涉计量
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成像过程（透射光路）
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第一章 全息干涉计量
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定量分析：
物O 光 O 0 ( x ,y ) 波 ei x 0 ( x ,： p y ) 再现 C C 光 0 (x ,y )e波 x ic(x p ,y ： )
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第一章 全息干涉计量
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不同类型的全息图的衍射效率 衍射效率定义为再 现时再现的＋１级衍射像（原始像）的光强与再现 光波总光强之比，其值如下表：
全息图类型 平 面 透 射 体 积 透 射 体 积 反 射
调制方式
振 幅
位 相
振 幅
位 相
振 幅
位 相
型型型型型型
衍射效率 (%)
6.3 33.9 3.7 100 7.2 100
振幅全息图和位相全息图:
T 的幅角为常数时(无位相调制)，全息图称为振幅全息图 T 的模为常数时(无强度调制)，全息图被称为位相全息图。
平面全息图和体积全息图：根据全息记录的物光波与参考光波干涉得到的
光栅的栅间距与记录干板乳胶层厚度的比值，全息图可分为平面全息图和体 积全息图。如果上述比值较大，干涉光栅可看作二维光栅，则称全息图为平 面全息图；反之干涉光栅是三维的，此时再现过程服从布拉格衍射定律，则 称全息图为体积全息图。
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第一章 全息干涉计量
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§1.2 双曝光全息干涉
双（二次）曝光法是全息干涉最基本的方法，它同时再 现变形前后的物光波，从它们相干后的干涉条纹分布得到 试件表面变形或内部折射率变化的信息。
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第一章 全息干涉计量
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1. 双曝光成像过程的定量分析
记录：
O O 0 (x ,y )e x p i0 (x ,y )
TE 其中 0,0
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第一章 全息干涉计量
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再现：
TtItOROR
t O 0 2R0 2O RO R 令 =-t O 0 2R0 2 O 0R0expi0rO 0R0expir0