大学物理试验论文—全息照相

大学物理实验论文—全息照相

蒋刘俊车辆二班 110102212 [摘要]：“全息照相”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。

关键词：全息照相历史原理特点应用

University Physics Experiment of holography

Jiang Liujun Vehicle class two 110102212 [Abstract]:"Holographic" wave interference by means of a recording object reflected (or transmitted) light information ( amplitude, phase ) of the photography. Holography is a beam through the reference light and the object on the reflected light is superimposed on the photosensitive sheet to generate interference fringes and. Holographic photography not only records the object reflecting light amplitude (strength ), but also records the relative phase of reflected light waves.

Key words: Holographic historical Principle Characteristic Application

引言：光是一种电磁波，它的全部信息包含：振幅，位相和频率。普通照相只

记录了振幅，得到的是二维平面像，而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。全息照相得到的是三维空间的立体像，它所依据的基本原理通常概括为“干涉记录，衍射再现”。全息摄影技术的应用十分广泛，目前，已应用于精密测量、无损探伤、指纹识别、高速摄影、全息显微术、信息处理和信息储存等许多领域。

正文：

全息照相的历史：1948年,丹尼斯·伽柏提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,即全息术,并制成世界上第一张全息图。伽柏本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想,虽然未能用电子波证实其原理,但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期,全息图制作具有以下共同特点:全息图都是用汞灯作为光源,而且是所谓同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题,其一是再现的原始像和共轭像分不开,其二是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息术进展缓慢。1960年激光的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。针对第一

代全息技术出现的问题,利思和乌帕特尼克斯(1962) 提出,将通信理论中的载频概念推广到空域中,用离轴的参考光与物光干涉形成全息图,再利用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术,这是第二代全息术。第二代全息术与第一代相比，解决了原始像和共轭像分不开和光源相干性差的问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是由于第二代全息术是用激光再现全息图像，这使全息图失去了色调信息。科学家们开始致力于研究第三代全息图，这是用激光记录,而用白光再现的全息图白光再现全息照相要求全息底片感光乳胶层较厚, 约15µm-20µm左右, 而且分辨率要达到6000线/mm以上, 这样才能产生高密度的干涉条纹。第三代全息术已经在很多领域得到了应用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。激光的高度相干性,要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变,这也给全息技术的实际应用带来了种种不便。于是,科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性，它是第四代全息图,它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室,进入更加广泛的实用领域。

全息照相原理

全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波（即物体上各点发出的光波的叠加），借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相（周相）分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。

I．激光全息摄影包括两步：记录和再现。

（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。

图1 漫反射全息光路图

（二）、全息再现

波前再现的理论依据是衍射原理，照明光波（再现光）经过全息

图衍射后出现一个复杂的光波场。

图2 全息照相的记录及再现过程

II．全息摄影和普通摄影的区别和特点

1.区别

在普通摄影中,照相机拍摄的景物，只记录了景物的反射光的强弱，也就

是反射光的振幅信息，而不能记录景物的立体信息。而全息摄影技术，能

够记录景物反射光的振幅和相位。在全息影像拍摄时，记录下光波本身以

及二束光相对的位相，位相是由实物与参考光线之间位置差异造成的。

从全息照片上的干涉条纹上我们看不到物体的成像，必须使用具有凝聚