实验报告 激光全息照相
全息照相 实验报告
![全息照相 实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a5ca569bac51f01dc281e53a580216fc700a53bf.png)
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技术在科学研究、工程设计和艺术创作等领域都有广泛的应用。
在科学研究中,全息照相可以用于记录微小物体的形态和运动,为研究者提供更加详细的信息。
在工程设计中,全息照相可以用于检测和分析物体的缺陷和变形,提高产品的质量和可靠性。
在艺术创作中,全息照相可以用于创造立体感和动态效果,为艺术家带来更多的创作灵感。
然而,全息照相技术也存在一些挑战和限制。
激光全息摄影实验报告(3篇)
![激光全息摄影实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/0a4bcf5442323968011ca300a6c30c225801f073.png)
第1篇一、实验目的1. 理解激光全息摄影的基本原理和过程。
2. 掌握激光全息摄影的实验操作步骤。
3. 学习全息图的制作与再现技术。
4. 分析实验结果,探讨影响全息摄影质量的因素。
二、实验原理全息摄影是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维图像的技术。
它通过记录物体反射或透射光波的振幅和相位信息,实现对物体三维形状的完整记录。
激光全息摄影实验主要包括以下步骤:1. 激光器发射激光束,分为两束:一束为参考光束,另一束为物光束。
2. 物光束照射到被摄物体上,反射光与参考光在感光胶片上发生干涉,形成干涉条纹。
3. 干涉条纹记录在感光胶片上,形成全息图。
4. 用激光照射全息图,再现出被摄物体的三维图像。
三、实验仪器与材料1. 激光器:半导体激光器2. 分束器:分束比为1:13. 反射镜:平面镜、球面镜4. 扩束镜:Fθ镜5. 全息干板:光敏胶片6. 显影液、定影液、清水7. 实验台、载物台、支架等四、实验步骤1. 将全息干板固定在支架上,确保其垂直于激光束。
2. 调整激光器,使激光束通过分束器分为两束,一束为参考光束,另一束为物光束。
3. 调整反射镜,使参考光束照射到被摄物体上,反射光与物光束发生干涉。
4. 将全息干板放置在干涉光场中,记录干涉条纹。
5. 暗室条件下,将全息干板显影、定影,得到全息图。
6. 用激光照射全息图,观察再现的三维图像。
五、实验结果与分析1. 实验过程中,通过调整激光器、反射镜和全息干板的位置,可以得到清晰的全息图。
2. 全息图上显示的干涉条纹密度和清晰度反映了实验操作的准确性。
3. 通过观察再现的三维图像,可以验证实验结果的正确性。
4. 影响全息摄影质量的因素包括:激光束的稳定性、全息干板的质量、实验操作技巧等。
六、实验总结本次实验成功完成了激光全息摄影的实验操作,掌握了全息摄影的基本原理和实验技术。
通过实验,我们了解到全息摄影在记录和再现物体三维形状方面的独特优势,为今后在相关领域的研究和应用奠定了基础。
全息照相的实验报告
![全息照相的实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a57f569bac51f01dc281e53a580216fc700a530a.png)
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:全息照相在科学研究和工程领域中具有广泛的应用前景,例如:(1)全息显微镜:通过全息照相技术,可以获得具有高分辨率的三维显微图像,有助于生物学和医学研究;(2)全息光学元件:全息照相可以制作出各种光学元件,如全息光栅、全息透镜等,用于光学通信、光学计算和光学存储等领域;(3)全息显示技术:全息照相可以实现真实感和立体感更强的显示效果,有望应用于虚拟现实、增强现实等领域。
全息照相大学物理实验总结6篇
![全息照相大学物理实验总结6篇](https://img.taocdn.com/s3/m/97fb69a2162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94d7.png)
全息照相大学物理实验总结6篇第1篇示例:全息照相是一种利用光的干涉原理来记录和重现三维物体形态的技术。
在物理实验中,全息照相常常被用来展示光的波动性质、干涉现象以及光的衍射特性。
通过对全息照相的实验,我们可以更好地理解光的性质和物理规律。
在进行全息照相实验时,我们首先需要准备一块全息记录板和一个激光光源。
将三维物体放置在激光的光路上,并将全息记录板放置在物体后方适当的位置上。
然后打开激光光源,让光线照射到物体上,经过反射或透射后,光线通过全息记录板并记录下物体的三维信息。
实验中最重要的部分是照相过程,通过调整全息记录板和光源的位置,确保光线正确定位并记录下物体的干涉模式。
照相完成后,我们可以用激光光源再次照射全息记录板,这时会出现全息照相的重现效果,即我们可以看到物体的三维形态在全息图上精确还原。
通过全息照相实验,我们可以观察到光的波动性质。
根据干涉原理,当激光光线照射到物体表面时,光线会发生干涉现象,形成明暗交替的干涉条纹。
这些干涉条纹记录下了物体的表面形态信息,进而被全息记录板保存下来。
在重现过程中,光线再次照射到全息记录板上,干涉条纹会产生叠加效应,使得物体的立体形态得以重现。
全息照相还可以展示光的衍射特性。
当光线通过物体的边缘或孔隙时,会发生衍射现象,产生波纹状的光斑。
这些衍射图样也会被全息记录板记录下来,使得在全息图中可以清晰地看到物体的细微结构和表面特征。
全息照相是一种非常精密和高级的光学技术,通过实验可以更好地理解光的波动性质、干涉现象和衍射特性。
通过对全息照相的学习和实践,我们可以更深入地了解光的行为规律,为日后的光学研究和应用打下坚实的基础。
希望以上内容能对大家有所帮助,谢谢阅读!第2篇示例:全息照相大学物理实验总结全息照相是一种利用光的干涉原理来记录物体三维形状的技术,广泛应用于科学研究、医学成像、艺术创作等领域。
在物理学实验中,全息照相也是一个重要的实验项目,通过全息照相实验可以深入理解光的波动性和干涉原理,提高学生对光学现象的认识和理解。
大学全息摄影实验报告
![大学全息摄影实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/31de4e288f9951e79b89680203d8ce2f0166655a.png)
一、实验名称全息摄影实验二、实验目的1. 了解全息摄影的基本原理及其特点。
2. 学习全息摄影的拍摄方法和实验技术。
3. 了解全息摄影再现物像的性质、观察方法。
三、实验时间2023年10月27日四、实验地点物理与光电工程学院实验室五、实验仪器1. 全息摄影系统2. 全息干版3. 激光器4. 全息图底片5. 物体模型6. 记录仪7. 照相机六、实验原理全息摄影是一种利用光的干涉和衍射原理进行成像的摄影技术。
它将物体光波波前记录在感光材料(全息干版)上,形成全息图。
当用激光照射全息图时,由于衍射原理,全息图上的干涉条纹会重新激发出物体光波的波前,形成与原物体完全相同的三维像。
七、实验步骤1. 将全息干版固定在支架上,确保其平整。
2. 将物体模型放置在激光器前,调整激光器角度,使激光垂直照射物体模型。
3. 打开激光器,观察物体模型在激光照射下的反射光。
4. 将全息干版放在物体模型与激光器之间,调整距离,使激光在干版上形成干涉条纹。
5. 记录干涉条纹的形状和间距。
6. 关闭激光器,将干版放入显影液中,显影。
7. 显影完成后,将干版取出,进行定影处理。
8. 使用照相机拍摄全息图,记录全息图。
9. 将全息图放入激光器后,观察再现的三维像。
八、实验结果与分析1. 干版上形成的干涉条纹清晰,间距均匀,符合全息摄影的要求。
2. 显影和定影过程中,干版上的干涉条纹没有明显变形,表明实验操作规范。
3. 拍摄的全息图清晰,再现的三维像与物体模型基本一致。
4. 在观察再现的三维像时,发现图像存在一定的畸变,可能是由于拍摄距离和角度的影响。
九、实验心得1. 全息摄影实验让我对全息摄影的基本原理有了更深入的了解。
2. 在实验过程中,我掌握了全息摄影的拍摄方法和实验技术。
3. 通过实验,我认识到全息摄影在光学、物理等领域具有广泛的应用前景。
4. 在实验过程中,我注意到了一些细节问题,如激光器角度的调整、干版与物体模型的距离等,这些对实验结果有重要影响。
光全息照相实验实验报告(3篇)
![光全息照相实验实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/e51ddb8fe109581b6bd97f19227916888486b991.png)
第1篇一、实验目的1. 理解全息照相的基本原理和过程。
2. 掌握全息照相的实验操作技术,包括光源的选择、光路的搭建、全息图的记录与再现。
3. 通过实验观察全息图的特性,如三维立体感、干涉条纹等。
4. 分析实验中可能遇到的问题及其解决方法。
二、实验原理全息照相是一种记录和再现光波波前信息的技术。
它通过将物体反射或散射的光波(物光)与参考光发生干涉,将物光波前的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在全息干板上。
当用适当的光照射全息图时,可以再现出物体的三维立体像。
全息照相的基本原理如下:1. 干涉原理:当两束相干光波相遇时,它们会相互干涉,形成明暗相间的干涉条纹。
这些条纹包含了光波的振幅和相位信息。
2. 记录原理:将物光和参考光干涉产生的干涉条纹记录在全息干板上,形成全息图。
3. 再现原理:用与参考光相干的光照射全息图,通过衍射和干涉作用,再现出物体的三维立体像。
三、实验仪器与材料1. 全息实验台2. 半导体激光器3. 分束镜(7:3)4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 底片夹8. 被摄物体9. 全息干板10. 曝光定时器11. 显影及定影器材四、实验步骤1. 搭建光路:将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等仪器按照实验要求搭建好光路。
2. 选择被摄物体:将被摄物体放置在载物台上,确保其稳定。
3. 曝光:将全息干板放置在底片夹上,调整其位置,使物光和参考光在干板上形成干涉条纹。
使用曝光定时器控制曝光时间,确保干涉条纹清晰。
4. 显影与定影:将曝光后的全息干板放入显影液和定影液中处理,使干涉条纹固定。
5. 观察与记录:观察全息图上的干涉条纹,记录其特性,如条纹间距、形状等。
五、实验结果与分析1. 干涉条纹:实验中观察到的干涉条纹清晰,表明实验操作正确。
2. 再现效果:用激光照射全息图,可以看到物体的三维立体像,说明全息照相成功。
3. 影响因素:实验中发现,光路稳定性、曝光时间、显影与定影时间等因素都会影响实验结果。
全息技术照相实验报告
![全息技术照相实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/3d4b7c2630b765ce0508763231126edb6f1a76e8.png)
一、实验目的1. 了解全息技术的基本原理和拍摄方法。
2. 掌握全息技术拍摄过程中的操作技能。
3. 通过实验,观察全息图像的再现效果,加深对全息技术原理的理解。
二、实验原理全息技术是一种记录和再现光波振幅和相位信息的照相技术。
其基本原理是利用光的干涉和衍射现象,将物体光波和参考光波进行干涉,形成干涉条纹,将干涉条纹记录在感光材料上,从而获得全息图像。
当用激光照射全息图像时,由于干涉条纹的存在,光波发生衍射,从而再现出物体的三维立体图像。
三、实验仪器与材料1. 全息实验台2. 半导体激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 底片夹8. 被摄物体9. 全息干板10. 曝光定时器11. 显影及定影器材四、实验步骤1. 搭建实验装置:将全息实验台、半导体激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等仪器连接好,确保光路畅通。
2. 调整光路:根据实验要求,调整光路参数,使物光束和参考光束满足干涉条件。
3. 拍摄全息图像:a. 将被摄物体放置在载物台上,调整物体位置,确保物体与全息干板之间的距离适中。
b. 开启激光器,调节曝光时间,使全息干板充分感光。
c. 拍摄全息图像,记录曝光参数。
4. 显影及定影:将拍摄好的全息干板进行显影和定影处理,以增强图像质量。
5. 观察全息图像:a. 用激光照射全息图像,观察再现效果。
b. 从不同角度观察全息图像,比较立体效果。
五、实验结果与分析1. 通过实验,成功拍摄出全息图像,并观察到再现的三维立体效果。
2. 实验过程中,调整光路参数和曝光时间对全息图像的质量有很大影响。
合适的参数可以使全息图像更加清晰、立体感更强。
3. 全息技术在艺术、防伪、光学测量等领域具有广泛的应用前景。
六、实验总结本次实验使我们对全息技术的基本原理和拍摄方法有了深入的了解,掌握了全息图像的再现效果。
在实验过程中,我们学会了调整光路参数和曝光时间,提高了实验技能。
全息技术在现代社会具有广泛的应用价值,通过本次实验,我们对全息技术有了更加浓厚的兴趣。
激光全息演示实验报告
![激光全息演示实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a1c783560a4c2e3f5727a5e9856a561253d32169.png)
一、实验目的1. 了解激光全息摄影的基本原理和操作步骤。
2. 学习如何利用激光全息技术记录和再现物体的三维图像。
3. 掌握激光全息实验的仪器设备使用方法和注意事项。
二、实验器材1. 激光器2. 分束镜3. 反射镜4. 扩束镜5. 载物台6. 被摄物体7. 快门8. 干板架9. 全息干板10. 显影、定影器材11. 光学元件架12. 防震全息台三、实验原理全息摄影是一种记录被摄物体反射或透射光波中全部信息(振幅、位相)的照相技术。
全息照相不仅记录了被摄物体的反射光波强度(振幅),而且还记录了反射光波的位相。
当用特殊激光照射全息图时,就可以看到一幅立体图像。
实验过程中,激光束被分束镜分为两束:一束照到被拍摄的景物上,称为物光束;另一束直接照到感光胶片即全息干板上,称为参考光束。
当光束被物体反射后,其反射光束也照射在胶片上,就完成了全息照相的摄制过程。
四、实验步骤1. 将全息干板固定在干板架上,调整激光器,使其发出的激光束通过分束镜,分为物光束和参考光束。
2. 将被摄物体放置在载物台上,调整物体与干板架的距离,使物光束能够照射到物体上。
3. 调整参考光束的照射角度,使其与物光束形成一定的夹角。
4. 打开快门,曝光全息干板,记录物光束和参考光束的干涉条纹。
5. 关闭快门,用显影、定影液处理全息干板,得到全息图。
6. 将全息图置于暗室中,用激光照射全息图,观察再现的立体图像。
五、实验结果与分析1. 成功拍摄并再现了被摄物体的三维图像。
2. 观察到再现的立体图像具有较好的清晰度和立体感。
3. 实验过程中,调整光路、曝光时间、显影、定影等参数对全息图像的再现效果有较大影响。
六、实验讨论1. 实验过程中,如何减小实验误差?- 严格控制实验环境,确保暗室无光、无振动。
- 精确调整光路,确保物光束和参考光束的夹角、光程差等参数符合要求。
- 选择合适的曝光时间、显影、定影等参数,以获得最佳的全息图像。
2. 影响全息图像再现效果的因素有哪些?- 系统稳定性:实验过程中,任何微小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清,甚至使干涉条纹完全不能记录下来。
激光全息小实验报告(3篇)
![激光全息小实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/947e0baaa0c7aa00b52acfc789eb172ded639936.png)
第1篇一、实验目的1. 了解激光全息的基本原理和操作步骤。
2. 通过实验掌握激光全息的拍摄方法。
3. 观察并分析全息图像的再现效果。
二、实验原理激光全息技术是一种利用光的干涉和衍射原理,记录和再现物体光波波前信息的技术。
实验中,我们利用激光器发出的相干光,将其分为两束:一束照射到物体上,形成物光;另一束直接照射到全息干板上,形成参考光。
物光与参考光在物体表面发生干涉,形成干涉条纹,这些条纹记录在干板上。
当用激光照射干板上的干涉条纹时,就可以再现出物体的三维立体图像。
三、实验仪器与材料1. 激光器:用于产生相干光束。
2. 全息干板:用于记录干涉条纹。
3. 物体:用于产生物光。
4. 反射镜:用于改变光路。
5. 扩束镜:用于扩大激光束。
6. 分束器:用于将激光束分为物光和参考光。
7. 显影液、定影液:用于冲洗全息干板。
8. 暗房设备:用于冲洗干板。
四、实验步骤1. 准备实验器材,确保激光器、全息干板、物体、反射镜、扩束镜、分束器等设备正常工作。
2. 将激光器发出的激光束通过扩束镜,使其成为较宽的激光束。
3. 将分束器放置在激光束的路径上,使激光束分为物光和参考光。
4. 将物体放置在分束器与全息干板之间,使物光照射到物体上,形成物光束。
5. 将参考光束直接照射到全息干板上,形成参考光束。
6. 调整激光器、分束器、反射镜等设备,使物光和参考光在物体表面发生干涉。
7. 打开激光器,记录干涉条纹在干板上的形成过程。
8. 关闭激光器,取出干板。
9. 将干板放入显影液中,进行显影处理。
10. 将显影后的干板放入定影液中,进行定影处理。
11. 取出定影后的干板,观察全息图像的再现效果。
五、实验结果与分析1. 干板上的干涉条纹清晰可见,说明干涉现象发生。
2. 通过激光照射干板,可以观察到物体的三维立体图像,说明全息图像再现成功。
六、实验讨论1. 实验过程中,调整激光器、分束器、反射镜等设备时,要注意使物光和参考光在物体表面发生干涉,以保证干涉条纹的清晰度。
全息照相实验报告
![全息照相实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/6bce6e540a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79c97.png)
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,通过显影和定影的过程,可以将这些信息转化为可见的图像。
与传统摄影不同,全息照相记录了光的干涉信息,因此可以实现真实的三维再现。
全息照相的应用:全息照相技术在许多领域都有广泛的应用。
在艺术领域,全息照相可以创造出逼真的立体图像,使观众能够身临其境地欣赏艺术作品。
在科学研究中,全息照相可以用于记录微小的物体或者光学干涉现象,帮助研究人员进行精确的实验。
全息照相大学物理实验总结7篇
![全息照相大学物理实验总结7篇](https://img.taocdn.com/s3/m/ed237cb4c0c708a1284ac850ad02de80d4d806f9.png)
全息照相大学物理实验总结7篇篇1一、引言全息照相技术是一种利用光的干涉原理记录和再现物体三维图像的技术。
它以其独特的方式将物体的光波信息记录下来,并通过光的衍射原理进行再现,从而形成具有三维立体感的图像。
本次大学物理实验旨在通过对全息照相技术的学习和实验,让学生更深入地了解全息照相的原理和应用,培养学生的实验能力和创新思维。
二、实验原理全息照相的原理是利用光的干涉原理和衍射原理。
首先,通过激光器发射一束相干光,然后通过分束器将这束光分为两束,分别照射到物体和参考镜上。
物体光和参考光在空间中相遇并发生干涉,形成干涉条纹,这些条纹记录了物体的光波信息。
接着,通过相机等设备将这些干涉条纹记录下来,形成全息图。
最后,通过再现光照射全息图,利用光的衍射原理将物体的三维图像再现出来。
三、实验步骤1. 准备实验器材:激光器、分束器、物体、参考镜、相机等。
2. 调整激光器发射的光束,使其具有一定的相干性。
3. 通过分束器将光束分为两束,分别照射到物体和参考镜上。
4. 调整物体和参考镜的位置和角度,使它们的光波在空间中相遇并发生干涉。
5. 通过相机等设备记录干涉条纹,形成全息图。
6. 调整再现光的照射角度和强度,观察并记录物体的三维图像。
四、实验结果与分析通过本次实验,我们成功记录了物体的干涉条纹并再现了物体的三维图像。
从实验结果中可以看出,全息照相技术能够准确地记录和再现物体的三维图像,具有较高的分辨率和立体感。
此外,我们还可以通过调整再现光的照射角度和强度来观察不同角度下的物体图像,从而更全面地了解物体的形态和特征。
在实验过程中,我们还发现了一些影响实验结果的因素。
例如,激光器的相干性、物体和参考镜的位置和角度、相机的记录质量等都会对实验结果产生一定的影响。
因此,在进行全息照相实验时,我们需要对这些因素进行严格的控制和调整,以确保实验结果的准确性和可靠性。
五、结论与展望本次大学物理实验通过学习和探索全息照相技术,让我们更深入地了解了这一技术的原理和应用。
激光全息实验报告讨论
![激光全息实验报告讨论](https://img.taocdn.com/s3/m/5957a92c03768e9951e79b89680203d8ce2f6aeb.png)
一、实验背景激光全息技术是一种记录物体光波振幅和位相信息的照相技术,具有高度的真实感和立体感。
本实验旨在通过激光全息技术,记录和再现物体的三维图像,探讨影响实验效果的因素,并分析实验结果。
二、实验原理1. 激光全息技术原理激光全息技术利用光的干涉和衍射原理,通过记录物体光波的信息,再现物体的三维图像。
实验过程中,激光束被分为两束:一束照射物体,称为物光束;另一束直接照射到全息干板上,称为参考光束。
物光束与参考光束在物体表面发生干涉,形成干涉条纹,这些条纹被记录在全息干板上,形成全息图。
2. 激光全息再现原理当激光束照射全息图时,全息图上的干涉条纹会衍射出两束光:一束光与参考光束相干,形成物光束;另一束光与参考光束相干,形成再现光束。
再现光束与物光束在空间中重叠,形成物体的三维图像。
三、实验过程1. 实验器材激光器、分束镜、反射镜、扩束镜、载物台、被摄物、快门、干板架、全息干板、显影、定影器材。
2. 实验步骤(1)搭建实验装置,调整光路,使激光束分为物光束和参考光束。
(2)将物体放置在载物台上,调整物体与全息干板之间的距离,使物体成像在全息干板上。
(3)打开快门,使激光束照射物体和全息干板,记录干涉条纹。
(4)显影、定影全息干板,得到全息图。
(5)用激光束照射全息图,观察再现图像。
四、实验结果与分析1. 影响实验效果的因素(1)系统稳定性:实验过程中,系统稳定性对实验结果影响较大。
任何微小的振动和位移都会导致干涉条纹模糊,影响再现图像的质量。
(2)参考光和物光的光程差:光程差过大,会导致参考光和物光不能相干,无法形成干涉条纹。
(3)参考光和物光的夹角:夹角过大,会导致干涉条纹间距过小,影响再现图像的清晰度。
(4)曝光时间:曝光时间过长或过短,都会导致干涉条纹模糊,影响再现图像的质量。
2. 实验结果通过实验,我们成功记录了物体的全息图,并用激光束照射全息图,再现了物体的三维图像。
实验结果表明,在实验过程中,通过调整光路、控制曝光时间等手段,可以改善再现图像的质量。
全息拍照实验报告(3篇)
![全息拍照实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/03ce80e503d276a20029bd64783e0912a3167c33.png)
第1篇一、实验目的1. 了解全息拍照的基本原理及方法。
2. 掌握全息拍照的实验操作技能。
3. 通过实验,观察并分析全息照片的再现效果。
4. 深入理解全息拍照在光学领域中的应用。
二、实验原理全息拍照是一种记录物体光波的全部信息(振幅、位相)的照相技术。
其基本原理是利用光的干涉和衍射现象,将物体反射或散射的光波与参考光波进行干涉,从而在感光材料上记录下物体的三维信息。
当用激光照射全息照片时,可以观察到物体的立体图像。
三、实验仪器与材料1. 全息实验台2. 激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 被摄物体8. 全息干板9. 曝光定时器10. 显影及定影器材四、实验步骤1. 准备实验仪器,搭建全息实验台。
2. 将全息干板放置在载物台上,调整激光器,使激光束垂直照射到干板上。
3. 调整分束镜,将激光束分为物光束和参考光束。
4. 将被摄物体放置在物光束的路径上,调整物体与干板的距离,使物体反射的光波与参考光束发生干涉。
5. 调整曝光定时器,控制曝光时间。
6. 拍摄全息照片。
7. 将拍摄的全息照片放入显影液中进行显影。
8. 将显影后的全息照片放入定影液中定影。
9. 观察并分析全息照片的再现效果。
五、实验结果与分析1. 实验过程中,成功拍摄并得到了全息照片。
2. 在观察全息照片时,发现照片上呈现出物体的立体图像。
3. 通过调整观察角度,可以观察到物体的不同侧面。
4. 将全息照片进行碎片化处理,发现碎片仍然能够再现物体的立体图像。
六、实验总结1. 通过本次实验,我们了解了全息拍照的基本原理及方法。
2. 掌握了全息拍照的实验操作技能,包括激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等仪器的使用。
3. 观察并分析了全息照片的再现效果,了解了全息拍照在光学领域中的应用。
4. 本次实验提高了我们的动手能力,培养了我们的创新意识。
5. 在实验过程中,我们发现全息拍照技术在三维成像、光学存储等领域具有广泛的应用前景。
七、参考文献[1] 全息拍照实验教程[M]. 北京:科学出版社,2010.[2] 全息摄影原理与实验[M]. 北京:清华大学出版社,2015.[3] 全息拍照技术在光学领域中的应用[J]. 光学技术,2017,43(2):256-260.第2篇一、实验目的1. 了解全息拍照的基本原理和实验方法。
全息照相物理实验报告
![全息照相物理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a4bfa74b591b6bd97f192279168884868762b8c9.png)
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632.8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。
2. 深度感:全息图像中的物体具有明显的深度感。
我们可以清晰地看到物体前后的空间关系,感受到物体的远近。
3. 全息干涉条纹:全息图像的背景通常会出现干涉条纹,这是由于全息照相原理中的干涉效应所导致的。
这些干涉条纹增加了全息图像的艺术感和科学美感。
全息照相物理实验报告
![全息照相物理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a3abb964ae45b307e87101f69e3143323868f558.png)
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。
2. 调整仪器时需要小心操作,避免损坏实验仪器。
3. 实验结束后,需要及时清理实验现场,保持实验室的整洁。
通过本次实验,我们对全息照相技术有了更深入的了解,相信在今后的学习和科研中,我们能够更好地运用全息照相技术,为科学研究和工程应用做出更大的贡献。
实验 32 激光全息照相
![实验 32 激光全息照相](https://img.taocdn.com/s3/m/1a9b3230b94ae45c3b3567ec102de2bd9605debd.png)
实验 32 激光全息照相【实验目的】1. 学习全息照相的基本原理和方法2. 了解全息照相的主要特点3. 学习观察全息照片的方法【仪器设备】全息照相的整套装置(PHYWE), 如图1 所示:【全息照相的特点】全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础, 借助于参考光波记录物光波的振幅与位相的全部信息, 在记录介质(如感光干版)上得到的不是物体的像, 而只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密干涉条纹, 称之为全息图。
条纹的明暗程度和图样反映了物光波的振幅与位相分布, 好像是一个复杂的衍射光栅, 只有经过适当的再照明才能重建原来的物光波。
全息照片还具有如下几个特点:(1)全息照片在适当的照明下重建物光波与原来的物光波具有相同的深度和视差。
改变观察的位置, 就可以看到景物被遮拦的物体, 观察近距离的物体, 眼睛必须重新调焦。
(2)把全息照片分成小块, 其中每一小块都可以再现整个图像。
因为照片上每一点都受到参考光和被摄物体所有部分的光的作用, 所以这些点就用编码的形式包含了整个图像的信息。
但是当小块逐渐减小时, 分辨率逐渐变差。
(3)全息照片可以用接触法复制, 但无正负片之分, 不论是原来的还是复制的都再现被摄物体的正像。
而且无论照明乳剂的反差特性如何, 再现影像的反差同原物体的反差都非常接近。
(4)全息照片绕垂直轴线转180°, 引起一个倒转的像, 让全息照片绕一水平轴线旋转180°, 也产生一个倒转的像, 但让全息照片绕一个垂直与全息图平面的轴线转180°, 则不引起像的倒转。
(5)最后一个特点是在同一张底片上用连续曝光方法可以重叠几个影像, 而每一张影像又不受其它影像的干扰而单独显现。
【物理原理】全息照相是一种采用相干光源的两步光学成像过程。
第一步是在记录介质上记录由参考光和物光形成的复杂的干涉图样――全息图, 第二步是在适当的照明下从全息图再现出物体通常的图像, 所以全息照相的基本理论, 实质上就是一种较为广义的双光束干涉场的计算。
全息照相论文实验报告
![全息照相论文实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/84e910883086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe9da.png)
一、实验目的1. 了解全息照相的基本原理和实验技术。
2. 掌握全息照相的拍摄方法及底片冲洗技巧。
3. 通过实验观察物象再现,理解全息照相的三维立体特性。
二、实验原理全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录物体光波信息,并再现三维立体图像的摄影技术。
与普通照相不同,全息照相记录的是物体光波的振幅和相位,从而可以再现物体的三维立体图像。
实验中,使用激光器产生相干光,通过分束器将光分为参考光和物光。
参考光直接照射到全息干板上,而物光则照射到物体上,经过物体反射后照射到全息干板上。
参考光和物光在干板上发生干涉,形成干涉条纹。
这些干涉条纹记录了物体的光波信息。
在观察全息图时,通过适当的光照和角度调整,可以观察到物体的三维立体图像。
这是因为干涉条纹具有衍射特性,可以产生物体的虚像。
三、实验仪器1. 防震光学平台2. 氦氖激光器3. 高频滤波器4. 扩束透镜(两个)5. 分束器6. 反射镜(两个)7. 全息型干版8. 显影液和定影液9. 暗房设备四、实验步骤1. 将全息干版放置在防震光学平台上,调整激光器,使激光束通过分束器。
2. 调整分束器,使一部分激光束作为参考光照射到全息干板上,另一部分激光束作为物光照射到物体上。
3. 调整反射镜和扩束透镜,使参考光和物光在干板上发生干涉,形成干涉条纹。
4. 关闭激光器,将干板取出,放入暗室中进行显影、停影、定影等处理。
5. 显影后,将干板取出,进行水洗和冷风干燥。
6. 在白光下观察全息图,调整观察角度,观察物体的三维立体图像。
五、实验结果与分析1. 干板上形成了清晰的干涉条纹,表明实验成功记录了物体的光波信息。
2. 在白光下观察全息图,可以清晰地看到物体的三维立体图像,证明了全息照相的再现效果。
六、实验讨论1. 实验过程中,曝光时间、显影时间等参数对实验结果有较大影响。
需要根据实际情况调整参数,以获得最佳的实验效果。
2. 全息照相技术具有广泛的应用前景,如三维显示、光学存储等。
全息照相实验报告
![全息照相实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/feeaccb2fbb069dc5022aaea998fcc22bcd1439d.png)
全息照相实验报告1. 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的三维图像的技术。
全息照相技术的发展为我们带来了更加真实和立体的图像显示方式。
本实验旨在通过搭建一个简单的全息照相装置,探索全息照相的基本原理和应用。
2. 实验材料•激光器•分束器•反射镜•全息板•物体样品•照相底片•摄像设备3. 实验步骤3.1 搭建实验装置首先,我们需要搭建一个全息照相实验装置。
将激光器放置在固定支架上,保证激光器正对着全息板。
使用分束器将激光束分成两个相干光束,其中一个光束作为参考光束,直接射向全息板;另一个光束经过反射镜照射到待记录物体上,然后再反射回全息板。
3.2 进行全息照相记录将待记录物体放置在全息板的一侧,并让反射光束照射到物体表面。
调整激光器和物体的相对位置,确保物体表面被光束充分照射。
然后,打开激光器,让光束通过分束器和反射镜,射向全息板。
全息板会记录下物体的干涉光场信息。
3.3 进行全息照相再现将已记录好的全息板放入装置中,然后将参考光束射向全息板,使其通过全息板。
全息板会发生衍射现象,将被记录物体的三维信息重新构建出来,并形成一个立体图像。
使用摄像设备拍摄这一立体图像,并将其放大。
3.4 验证全息照相实验结果通过观察全息照相再现的立体图像,可以验证全息照相实验结果的准确性。
比较立体图像与实际物体的相似程度,评估全息照相技术的性能和应用价值。
4. 实验结果与讨论经过实验记录和再现,我们成功地获得了物体的全息图像。
通过观察图像,我们可以清晰地看到物体的立体效果,即使在不同角度下观察也能感受到物体的深度和立体感。
全息照相技术的应用非常广泛。
它可以在科学研究领域中用于记录和分析微小物体或生物样本的三维结构,为科学研究提供更精确的信息。
此外,全息照相技术还可以应用于遥感图像的记录和处理,用于地质勘探、环境监测等领域。
然而,全息照相技术也存在一些限制。
其中一个主要问题是全息照相设备的成本较高,限制了其在大规模应用中的普及程度。
全息照相大学物理实验总结6篇
![全息照相大学物理实验总结6篇](https://img.taocdn.com/s3/m/24298267366baf1ffc4ffe4733687e21ae45ff14.png)
全息照相大学物理实验总结6篇篇1一、实验目的本次大学物理实验的主要目的是掌握全息照相的基本原理、技术及其相关应用。
通过实验操作,加深对波动光学知识的理解,培养实验技能与创新意识。
二、实验原理全息照相是一种利用光的干涉与衍射原理记录物体三维信息的技术。
全息照片上记录着物体光波的振幅与相位信息,通过复现过程,可以再现物体的三维立体图像。
本次实验将通过实际操作,了解全息照相的实验步骤及注意事项。
三、实验步骤1. 准备实验器材:激光器、全息底片、干涉仪、待拍摄物体等。
2. 调整激光器与干涉仪,使其产生相干光束。
3. 将待拍摄物体置于相干光束之间,记录物体光波的振幅与相位信息。
4. 曝光后的全息底片进行显影、定影处理。
5. 在特定的角度与光源下,观察全息照片,再现物体的三维立体图像。
四、实验结果与分析1. 实验结果经过实验,我们成功拍摄了全息照片,并在特定条件下成功复现了物体的三维立体图像。
实验过程中,我们观察到了清晰的干涉条纹,验证了光的干涉现象。
同时,通过对全息照片的再现,验证了全息照相技术的有效性。
2. 实验分析在实验过程中,我们需要严格控制实验条件,如光源的稳定性、干涉仪的调整等。
此外,全息底片的处理也是实验成功的关键。
显影、定影过程中的温度、时间等因素都会影响实验效果。
在实验过程中,我们还需了解全息照相技术的局限性,如拍摄角度、光源波长等对再现图像的影响。
五、实验总结本次大学物理实验让我们深入了解了全息照相的基本原理与技术。
通过实验操作,我们掌握了全息照相的实验步骤及注意事项,验证了光的干涉现象和全息照相技术的有效性。
同时,实验过程中也锻炼了我们的实验技能与解决问题的能力。
在实验过程中,我们需要注意以下几点:首先,要严格控制实验条件,确保实验的准确性;其次,要熟练掌握实验器材的使用,确保实验安全;最后,要善于观察、分析实验结果,得出正确的结论。
通过本次实验,我们不仅学到了全息照相技术的基本知识,还了解了其在实际应用中的价值。
全息投影实验报告小学(3篇)
![全息投影实验报告小学(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/28efb27ca9114431b90d6c85ec3a87c241288a18.png)
第1篇一、实验目的1. 了解全息投影的基本原理和特点。
2. 掌握全息投影的实验操作方法。
3. 通过实验,培养学生观察、分析、实验操作和团队合作的能力。
二、实验器材1. 全息投影仪2. 激光器3. 全息干板4. 显影液5. 定影液6. 扩束镜7. 反射镜8. 载物台9. 被摄物体(如小玩具、水果等)10. 计时器11. 实验记录本三、实验原理全息投影是利用光的干涉和衍射原理,将物体的光波记录在感光材料上,形成全息图。
当用激光照射全息图时,可以再现出物体的三维立体图像。
实验原理如下:1. 激光照射到被摄物体上,产生物光。
2. 物光和参考光在分束镜处发生干涉,产生干涉条纹。
3. 干涉条纹记录在全息干板上,形成全息图。
4. 全息图在激光照射下,产生衍射,再现出物体的三维立体图像。
四、实验步骤1. 准备工作:检查实验器材是否齐全,确保实验环境光线适宜。
2. 设置实验装置:将全息投影仪、激光器、全息干板、载物台等器材放置好,调整激光器与全息干板之间的距离。
3. 曝光:将准备好的被摄物体放置在载物台上,调整全息干板的位置,使激光照射到被摄物体上。
开启激光器,记录曝光时间。
4. 显影和定影:曝光完成后,将全息干板放入显影液中浸泡一段时间,然后放入定影液中浸泡,取出后用清水冲洗干净。
5. 观察:将处理好的全息干板放置在全息投影仪下,调整投影距离,观察全息图的三维立体效果。
五、实验现象与分析1. 曝光:在曝光过程中,全息干板上出现干涉条纹。
2. 显影和定影:处理后的全息干板呈现黑白相间的图案。
3. 观察:在全息投影仪下观察全息图,可以看到被摄物体的三维立体图像。
六、实验结果通过本次实验,我们成功地将被摄物体的三维立体图像记录在全息干板上,并通过全息投影仪再现出来。
实验结果表明,全息投影技术能够有效地记录和再现物体的三维信息。
七、实验讨论1. 实验误差:在实验过程中,由于各种因素的影响,如激光器稳定性、全息干板质量等,可能会出现实验误差。
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实验32 激光全息照相【实验目的】1、学习全息照相的基本原理和方法。
2、了解全息照相的主要特点。
3、学习观察全息照片的方法。
【实验装置】全息照相的整套装置(PHYWE),如图1所示:【全息照相的特点】全息照相与普通照相无论在原理上还是方法上都有本质上的差别。
普通照相是以几何光学的折射定律为基础,利用透镜把物体成像在平面上,记录各点的光强或振幅分布,物象之间各点一一对应,但却是二维平面像上的点与三维物体各点之间的对应,因此并不完全逼真,即使一般所谓的“立体照相”也多是利用双目视差的错觉,而不是物体的真正三维图象。
而全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础,借助于参考光波记录物光波的振幅与位相的全部信息,在记录介质(如感光干版)上得到的不是物体的像,而只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密干涉条纹,称之为全息图。
(在感光版上看见的同心环,斑纹之类不是原来物体的真正信号,而是由给出参考光的发射镜上的灰尘微粒及其它散射物引起的。
)条纹的明暗程度和图样反映了物光波的振幅与位相分布,好象是一个复杂的衍射光栅,只有经过适当的再照明才能重建原来的物光波。
与普通照片相比,全息照片还具有如下几个特点:1)全息照片在适当的照明下重建物光波与原来的物光波具有相同的深度和视差。
改变观察的位置,就可以看到景物被遮拦的物体,观察近距离的物体,眼睛必须重新调焦。
2)把全息照片分成小块,其中每一小块都可以再现整个图象。
因为照片上每一点都受到参考光和被摄物体所有部分的光的作用,所以这些点就用编码的形式包含了整个图象的信息。
但是当小块逐渐减小时,分辨率逐渐变差。
这是因为分辨率是成像系统孔径的函数。
3)全息照片可以用接触法复制,但无正负片之分,不论是原来的还是复制的都再现被摄物体的正像。
而且无论照明乳剂的反差特性如何,再现影象的反差同原物体的反差都非常接近。
4)全息照片绕垂直轴线转,引起一个倒转的像,让全息照片绕一水平轴线旋转,也产生一个倒转的像,但让全息照片绕一个垂直与全息图平面的轴线转,则不引起像的倒转。
5)最后一个特点是在同一张底片上用连续曝光方法可以重叠几个影象,而每一张影象又不受其它影象的干扰而单独显现。
【实验原理】全息照相是一种采用相干光源的两步成像过程。
第一步是在记录介质上记录由参考光和物光形成的复杂的干涉图样——全息图,第二步是在适当的照明下从全息图再现出物体通常的图像,所以全息照相的基本理论,实质上是一种较为广义的双光束干涉场的计算。
由激光束发出的相干光经分束器之后,一束照明物体成为景物光,另一束为参考光。
两光束成一定的夹角入射到记录介质上,相互干涉而记录下全息图。
由于记录介质只能记录振幅,可见物波的位相也是利用干涉的原理转换成相应的振幅关系加以记录的。
1、全息照相记录的信号:如图2,111(,,)x y z d =-为物点所在的物平面,222(,,0)x y z '''=为记录介质所在的像平面,111(,,)P x y z d =-为物点,(,,)r r r R x y z 在任意平面(,,)r r r x y z 上,R 点源与平面22(,,0)x y ''的距离为r z 。
22(,,0)Q x y ''为记录介质平面上任一点。
若物光波与参考光是相干的,则记录介质上的光强分布为2200I a r r a ra **=+++ (1)其中,0exp()a a a i φ=为物点源到达全息图平面的光波的复振幅,0exp()r r r i φ=为全息图上参考波的复振幅。
由于做全息照相时,总是尽量使参考光和物光波独立在记录介质上的照度均匀,所以在全息图上20a 和20r 变化比较缓慢。
所以这里主要注意相干项002cos()r a r a ra a r φϕ**+=- (2)其中:12()a PQ PO πφλ=- (3) 12()r RQ RO πφλ=- (4)1122()r a RQ RO l ππφφλλ-=-=∆ (5)l RQ PQ ∆=-为光波从P 进行到Q 和由R 进行到Q 的光程差。
由图可见,当P 点和Q 点满足傍轴条件时,a φ可以由11/z 一级近似求得2221211121(22)2a x y x x y y z πφλ⎡⎤''''≈+--⎢⎥⎣⎦ (6)0 0 输入平面 全息图平面2y ' d 图2 计算r a φφ-所要求的参数 z 1x 2x '1y ●(,,)P x y z d =-●(,,0)Q x y ''●(,,)r r r R x y z2222121(22)2r r r r x y x x y y z πφλ⎡⎤''''≈+--⎢⎥⎣⎦(7) 可见干涉项产生的明显以(r a φφ-)为变量按余弦变化的干涉条纹并被记录介质记录下来。
由于这些干涉条纹在记录介质上各点的强度决定于物光波(记忆参考光波)在各点的振幅和相位,因此记录介质上就保留了物光波的振幅和位相的信息。
2、波前重建:常用于记录全息图的介质是照相干版或胶片,假设记录全息图的干版经过曝光、冲洗以后,把曝光时的入射光强线形变换为显影振幅的透射率,并假定曝光量的变化范围限于该种干版的E t -曲线的线形区内,则干版的透射率为KIt t -=0 *)*(),(20200ra a r r a K t y x t +++-= (8)0t 为未曝光部分的透射率,K 为比例系数。
对同一干版,0t 和K 都可认为是常数。
201a I =,202r I =分别为入射到干版的物光强和参考光强,他们在全息图面上接近均匀。
因此对于点源的全息图,只有透过率与**ra a r +成正比的空间变化干涉项,在照明后能产生衍射。
假设在全息图形成后和再现前有可能把它放大或缩小,为此把全息图平面坐标再标记为2222,x mx y my ''==,式中m 为线放大率。
假设再现波长2λ不必和形成波长1λ相同,他们的比值由21/μλλ=给出。
再现波或照明波由一点光源(,,)c c c C x y z 发出,如图3所示。
则全息图平面的衍射波振幅C 与上述透射率的乘积为000[exp()exp()]v R Cr a Cra C r a i i φφ**+=+ (9)其中0exp()c C C i φ= (10)(,,)V c a r V v v v x y z φφφφφ=+-= (11)(,,)R c r a R R R R x y z φφφφφ=+-= (12)为使全息图能产生点源物体P 的像,全息图上的再现波的位相V φ和R φ必须和球面波相当,在全息图上球面波相位分布的一级近似值可按式(6)写成 22222322232321(,)[]2(22)x y z x y x x y y πφλ=+-- (13) 其中3z 为全息图到相平面的距离,3x 和3y 代表相平面上像点P 的坐标。
一般来说,全息图的再现波所成的物象比较复杂,像的位置、大小和虚、实会发生变化,而且还可能存在畸变等现象。
但若再现波与原参考波完全一样时,式(9)变为220000exp()exp[(2)]a r a rr a rra r a i r a i φφφ**+=+- (14)如果用参考波r 和共轭光波r *照射全息片,此时透过全息片的光波干涉项可写成220000exp[(2)]exp()a r a r r a r ra r a i r a i φφφ****+=-+- (15)式中等号右边第二项与原来光波的共轭光波成正比,此项所代表的衍射光束在原来物体所在的位置形成一个无畸变的实像。
利用公式(8)分析透过全息片的衍射光束时,实际上是把全息片当作二维的衍射光栅来处理,再照光经衍射后,除了直接透过的零级激光束外,同时存在正、负一级衍射光束。
由于感光板上的乳胶有一定的厚度,而且是透明的,故其内部也存在物光波与参考光波的相互干涉,干涉条纹也被记录下来,经过处理后得到的三维全息图,相当于三维衍射光栅。
三维光栅的衍射受到布拉格条件的限制,只有物光束和参考光束的夹角较大时,(如接近180°时)和X 射线在晶格中的衍射一样。
三维光栅对光的衍射也具有波长的选择性,因此可以用单色相干光制作全息片,用普通的白光照射它实现波前重建。
这一重建过程是三维衍射的结果,从效果上看,好像是从全息片的反射光束中得到的,因此称为反射全息,又因为波前重建利用了白光,所以又称为白光重现全息照相。
反射式全息片的制作法是让物光束与参考光束从照相底版的两面分别进入乳胶层,两束光的干涉极大值在显影后形成基本上平行于底版的银层。
以两束平面波的相互干涉来估计这些银层之间的间距。
如果以a 和γ分别代表参考光束和物光束的传播方向。
他们的夹角为2θ并假设都是平面波。
显然,两组波阵面的夹角也是2θ,每一组波阵面中相邻两波阵面之间的距离为λ,干涉极大所在的平面的间隔为d ,这些平面是物光束与参考光束的分角面,2dsin =θλ (16)用上式计算d 的大小时,θ和λ应取乳胶介质中的数值。
由式(16)可得图4 激光反射式全息照相/2sin d λθ= (17) 实际上参考光和物光都不是平面波,特别是物光波具有复杂的波前,因此干涉极大并非是和底版平行的理想平面,得到的全息图是复杂的三维光栅。
用再照光γ照射这个全息片时,入射光受三维光栅衍射时所遵从的规律与X 光在晶格中衍射的规律相同,它们都遵从布拉格公式。
此时三维光栅的衍射等效于各银层反射光束的相干叠加,只有入射光线与银层的夹角θ和波长λ满足式(16)表示的布拉格公式时才存在干涉极大(此时公式中的d 为银层间距),而且相对于银层而言,干涉极大的方向正好是入射光经银层反射后的反射方向,这时干涉极大方向正好是制作全息片时物光束的方向,因此在反射方向上得到的正是重建的物光束,对此方向可看到原物的三维虚像。
用白光再现时,根据式(16),白光中只有波长和制作全息片时所用光波波长相同的成分衍射后才能出现干涉极大,但乳胶经显影、定影和晾干后往往发生收缩,使银层间距减小,因此能出现干涉极大的波长比制作时光波的波长要小。
如果参考光束和物光束从感光干版的同一侧入射,而且相对于乳胶表面而言,它们的入射角都不大的话,根据上述分析,干涉极大形成银层间距将比较大,而且接近于乳胶表面垂直。
这时形成的全息图可近似看作乳胶面上的二维干涉条纹。
【全息照相拍摄条件】1.对稳定性的要求全息片所记录的是参考光束和物光束之间的干涉条纹,这些干涉条纹十分细密,拍摄全息照片时,极小的扰动都会使得干涉模糊,甚至使干涉条纹完全不能记录下来。