试验1像面全息图
全息再现实验报告
---全息照相实验报告一、实验目的1. 了解全息照相的基本原理，包括干涉和衍射原理。
2. 掌握全息照相的实验操作步骤，包括光路调节、曝光控制等。
3. 学习制作像面全息图，并观察再现像的特点。
4. 比较像面全息图与普通三维全息图的不同之处。
二、实验原理全息照相是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。
它通过将物体反射或散射光（物光）和参考光发生干涉，将来自物体的光波波阵面（物光波前）的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在感光的全息干板上。
在一定条件下，将所记录的全部信息完全再现出来，再现的物像是一个逼真的三维立体像。
三、实验仪器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. 底片夹8. 被摄物体9. 全息干板10. 显影及定影器材11. 凸透镜全息照相四、实验步骤1. 调节光路：将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等按照全息照相实验的要求进行调节，确保光路正确。
2. 安装全息干板：将全息干板固定在载物台上，调整其位置和角度，使物光和参考光能够同时照射到干板上。
3. 曝光：控制曝光时间，使物光和参考光在干板上形成干涉条纹。
4. 显影和定影：将曝光后的全息干板放入显影液和定影液中进行处理，使干涉条纹固定在干板上。
5. 观察再现像：将处理好的全息干板放置在适当位置，用激光照射，观察再现像的特点。
五、实验结果与分析1. 成功制作了像面全息图，并观察到了再现像。
2. 比较了像面全息图与普通三维全息图的不同之处，发现像面全息图具有更加逼真的三维效果。
3. 分析了实验过程中可能出现的误差，并提出了改进措施。
六、结论通过本次实验，我们掌握了全息照相的基本原理和实验操作步骤，成功制作了像面全息图，并观察到了再现像。
实验结果表明，全息照相技术具有广阔的应用前景，可以用于光学信息存储、光学成像等领域。
---这份实验报告仅供参考，您可以根据实际情况进行修改和补充。
1傅立叶变换全息图实验
实验一 付里叶变换全息图一、实验目的1． 掌握付里叶变换全息图的原理．2． 拍摄一张付里叶变换全息图，观察其再现像。
3． 总结付里叶变换全息图的特点及影响其质置的因素．二、实验原理付里叶变换全息图是全息图的一种特殊类型，它不象一般全息图那样记录物光波本身，而是记录物光波的空间频谱，即记录物光波的付里叶变换。
引入一束参考光去和物的频谱相干涉，用得到的干涉条纹记录物频谱的振幅分布和位相分布就得到付里叶变换全息图。
这就需要用透镜对物分布作付里叶变换，然后把记录介质置于频谱面上记录参考光和频谱的干涉条纹。
由付里叶变换特性知道，用单色点光源将物体照明以后，通过透镜在点光源的共轭像面上，能得到物分布的付里叶频谱．当用单色平行光将物照明时，频谱面与透镜后焦面重合。
如图1－1所示，物分布g （x 0,y 0）放在透镜L 的前焦面上，通过透镜后在后焦面上得到其频谱函数(,)(,)x y x y G f f G f f λλ=，其中，x 、y 是后焦面的坐标，，透镜L1将入射平行光汇聚于其前焦面的（-b,0）点，通过小孔照射到L 上，通过L 后变为参考光R 。
放在L 后焦面上的记录介质H 接受到的光振动是物频谱和参考光两部分，H 上的光强分布为如果对底片的处理是线性的．则底片透过率可以表示为(,)(,)t x y I x y αβ=+在透过率中有包含着(,)xy G f f λλ和*(,)xy G f f λλ的两项。
这两项在再现时再作一次傅立叶变换就能得到物的原始像和共轭像。
再现原理如下；图1—2中透镜焦距仍为f ，将全息图放在其前焦面上，用波长为λ，振幅为C 。
的平行光垂直照明，全息图的光振动分为四个部分：其中第一项是常数， 表示具有一定振幅的平行于光轴的平行光，经过透镜L 的付立叶变换后，是位于后焦点的一个亮点(δ函数)，第二项经过傅立叶变换后是物分布的自相关函数(由付里叶变换的自相关定理*00()*F C G G C g g ββ=可得到)，这部分分布的总宽度是物分布宽度的两倍，称为中心晕轮光，对第三项作傅立叶变换并略去与分布无关的常数C 0βR ，则上式中除了一个常数外，分布g(-(x i +b),-y i )与物分布一样，只是坐标反转了，并且在x i的方向上相对移动了－b，这就是再现得到的原始像。
像面全息实验报告
像面全息实验报告像面全息实验报告摘要：本实验旨在探究像面全息技术的原理和应用。
通过制作全息照片和观察全息图的效果，我们深入了解了像面全息的工作原理，并探讨了其在科学、艺术和商业领域中的潜在应用。
引言：全息技术是一种能够记录并再现物体三维信息的方法，它在科学、艺术和商业领域都有着广泛的应用。
像面全息技术是其中一种重要的全息技术，它通过将物体的全息图投射到特定的像面上，使得观察者可以从不同角度观察到物体的三维效果。
本实验旨在通过制作全息照片和观察全息图的效果，深入了解像面全息技术的原理和应用。
材料与方法：1. 激光器：用于产生相干光源，保证全息图的清晰度和稳定性。
2. 全息板：用于记录物体的全息图。
3. 物体：选择具有丰富细节和形状的物体，如一朵花或一个小雕塑。
4. 全息投影仪：用于将全息图投射到像面上。
5. 观察屏幕：用于观察全息图的效果。
实验步骤：1. 准备工作：将激光器、全息板和物体放置在合适的位置，确保光路的稳定和物体的清晰度。
2. 录制全息图：将激光器的光束照射到物体上，使其反射光束照射到全息板上。
调整光路和物体的位置，使得全息图的记录能够包含物体的全部细节。
3. 投影全息图：将全息板放置在全息投影仪中，调整投影角度和焦距，使得全息图能够清晰地投影到像面上。
4. 观察全息图：将观察屏幕放置在合适的位置，从不同角度观察全息图的效果。
注意观察图像的立体感和细节。
结果与讨论：通过实验，我们成功地制作了全息照片，并观察到了全息图的效果。
全息图呈现出了物体的立体效果，观察者可以从不同角度看到物体的不同部分。
这得益于像面全息技术的原理，即将全息图投射到特定的像面上，使得观察者可以从不同角度观察到物体的三维效果。
像面全息技术在科学领域有着广泛的应用。
例如，在生物医学研究中，全息图可以用于观察细胞和组织的三维结构，帮助科学家更好地理解生物系统的运作原理。
在物理学研究中，全息图可以用于模拟和研究光的传播和干涉现象，为光学实验提供了新的工具和方法。
光学实验报告(一步彩虹全息)
光学设计性实验报告（一步彩虹全息）姓名：学号：学院：物理学院一步彩虹全息摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。
彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。
本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。
关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差；2 实验仪器防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个3 实验原理3.1 像面全息图像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。
再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。
像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。
因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。
3.2 彩虹全息的本质彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。
若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。
若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连续的。
观察者所看到的物体像具有连续变化的颜色, 像雨后天空中的彩虹一样, 因此这种全息图称为彩虹全息图。
一步彩虹全息图的记录光路是在三维照相的光路中，在记录干板与物体之间插入一个成像透镜和一个水平狭缝，把物体和狭缝的像一次记录下来，由于狭缝放置的位置不同，一步彩虹全息图的记录光路有两种；一种是赝像的记录光路，一种是真像记录光路。
实验一阿贝成像原理和空间滤波
实验一 阿贝成像原理和空间滤波一、实验目的1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。
2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。
3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。
4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。
二、实验原理1．阿贝成像原理1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。
如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波的中心就是物体上某一点的像。
一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像点重新叠加构成物体的像。
这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。
阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用。
成像过程的这两步本质上就是两次傅里叶变换。
如果这两次傅里叶变换是完全理想的，即信息没有任何损失，则像和物应完全相似。
如果在频谱面上设置各种空间滤波器，挡去频谱某一些空间频率成份，则将会使像发生变化。
空间滤波就是在光学系统的频谱面上放置各空间滤波器，去掉(或选择通过)某些空间频率或者改变它们的振幅和相位，使二维物体像按照要求得到改善。
这也是相干光学处理的实质所在。
以图l-l 为例，平面物体的图像可由一个二维函数g(x,y)描述，则其空间频谱G(f x ，f y )即为g(x ，y)的傅里叶变换：2(,)(,)(,)x y i f x f y x y G f f g x y edxdy π∞-∞-=⎰⎰ （1-1）图1-1 阿贝成像原理设,x y ''为透镜后焦面上任一点的位置坐标，则式中为x x f F λ'=，y y f Fλ'= （1-2） 方向的空间频率，量纲为L -1, F 为透镜焦距，λ为入射平行光波波长。
第七章 光全息术2-像全息图、彩虹全息图1
UH ℱFOℱFROO fx , f y R fx , f y
O ( xo , yo ) exp [ - j2 ( fx xo f y yo ) ] d xo d yo Ro exp [ j 2 fx b] fx = xf / ( λf )、fy = yf / ( λf )，xf﹑yf为透镜后焦面的空间坐 标，f为透镜焦距
第二步
制作彩虹全息图 H2 以 H1 的共轭实像为“物”， 通过狭缝 S 记录彩虹全息图 H2
H2
S
R1*
记录
O’
R2
H1
再现
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
用单色光再现（共轭光）
R2* (单色光）
H2
S’
再现
在观察再现像时，仿佛也是通过狭缝去看。
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
全息激光幻彩第一币（藏品赏析）
• “幻”是奇异的变化，“彩”是各种颜色的交织。 这两个字组织到一起，幻中有色，色中有变，变中 有新，新中有奇，奇中有绝。这种幻彩表现在金银 币上，自然灵光四动，流光溢彩，别有一番奇妙风 采。2004年9月推出的《全国人大成立50周年》纪 念金银币，是我国贵金属纪念银币生产首次采用全 息激光工艺技术，此套纪念金银币就有这种特殊的 幻彩效果。
§5-4 平面全息图
2、傅里叶变换全息图
再 现 光 路
第三项U：f 3 ℱ 1 R0OF fx , f y exp j2 fxb
RoOF fx , f y exp- j 2 fxbexp j2 fx x 'o f y y 'o dfxdf y
物理——激光全息照片拍摄及观察(各种版本集合 全!免费!)
实验24激光全息照片拍摄及观察实验32 激光全息照相物理实验报告（版2009-03-07 03:09:34 阅读830 评论2 字号：大中小订阅【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：图1 全息照相实验装置【光路原理图】图2 方法一实验光路原理图3 方法二实验光路原理【实验原理】总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。
普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。
因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失了，不再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。
全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像（因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息），当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。
全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。
从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。
在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。
【实验内容】1．调整光路方法一：制作漫反射物体的全息片的典型光路如图2 所示，这是一种典型的利思一厄帕特尼克斯(离轴型)全息照相的光路图。
He-Ne 激光器发出的激光由分束镜分为两束，两束光强的比例，要视被摄物的漫反射能力以及参、物两光束在底片上的比例来决定。
像面全息实验报告
像面全息实验报告实验报告实验名称：像面全息实验时间：2021年8月15日实验地点：XXX实验室实验人员：XXX、XXX、XXX一、实验目的1.了解全息图的特点及原理2.学习如何制作像面全息二、实验步骤1.准备材料：Fotoplast PTL 780、Fotoplast PTL 818、全息板、激光器（633nm He Ne Laser）、全息摄像机、像面全息图样2.制作像面全息片：将Fotoplast PTL 780和Fotoplast PTL 818按照一定比例混合均匀后倒在净化后的全息玻璃板上，平整后用全息摄像机在光线稳定的环境下拍摄全息图样，制作像面全息片。
3.投射像面全息：将像面全息放在离激光器一定距离的地方，开启激光器，将激光束照射在像面全息上。
在目视距离内照射出全息图。
三、实验结果实验成功制作出了像面全息片，并成功投射出了全息图，实验效果较好。
四、实验分析全息图是指通过光学方法将物体影像以全息记录的方式储存下来，在特定的照明条件和观察条件下，能够再现出原物的全貌和立体感的技术。
像面全息是全息图的一种。
制作像面全息的主要材料是光敏胶，可以用于记录并再现实物的三维形态和表面形貌。
实验结果表明，在一定的制作条件下，可以成功制作出高质量的像面全息片。
五、实验总结通过本次实验，我们学习并了解了全息图的特点和制作原理，掌握了制作像面全息的方法，实践中也取得了不错的效果。
全息技术具有广泛的应用场景，商业、安防、医疗等领域都有着重要的应用，我们应该继续学习和探索这一领域。
像面全息实验报告
一、实验目的1. 理解像面全息的基本原理。
2. 掌握像面全息图的制作方法。
3. 通过实验观察并分析像面全息图的特性。
4. 了解像面全息技术在光学领域的应用。
二、实验原理像面全息是一种利用光的干涉和衍射原理来记录和再现物体光波波前信息的技术。
它通过将物体光波和参考光波在感光材料上形成干涉条纹，从而记录下物体的光波振幅和相位信息。
当再现光波照射到全息图上时，通过衍射现象，可以观察到物体的三维立体像。
实验原理主要包括以下几个方面：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。
这些干涉条纹包含了物体光波的振幅和相位信息。
2. 衍射原理：当光波通过全息图时，由于全息图上的干涉条纹，光波会发生衍射，从而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. 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. 显影及定影器材四、实验步骤1. 搭建实验装置：按照实验要求，搭建好全息实验台，将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等设备安装到位。
2. 设置实验参数：根据实验要求，调整激光器的功率、分束镜的角度、反射镜的位置等参数。
3. 拍摄全息图：- 将被摄物体放置在载物台上，调整其位置和角度，确保物体位于激光光路中。
- 将全息干板放置在底片夹中，确保其平整无皱褶。
- 启动激光器，调整曝光时间，使物体光波和参考光波在干板上形成干涉条纹。
- 完成曝光后，将干板取出，进行显影和定影处理。
4. 观察与分析：- 将制作好的全息图放置在载物台上，调整观察角度，观察全息图的再现像。
- 分析再现像的立体感、清晰度等特性。
五、实验结果与分析1. 再现像的立体感：通过实验观察，发现制作好的全息图在再现时具有较好的立体感，可以观察到物体的三维立体像。
2. 再现像的清晰度：再现像的清晰度与实验过程中的参数设置有关。
例如，激光器的功率、曝光时间、全息干板的质量等因素都会影响再现像的清晰度。
实验二一步像面全息图的记录与再现（1）
信息光学实验指导材料实验二一步像面全息图的记录与再现[实验目的]1、掌握一步像面全息图的记录原理和方法；2、进一步了解全息记录介质—银盐干板的特性和处理方法；3、熟练掌握全息实验光路的调节方法。
[实验仪器]全息防震平台（3m×1.4m），激光器，反射镜（若干），分束镜（2台），透镜，针孔滤波器（3套），载物台，干板架，毛玻璃，全息干板，照度计。
[实验原理]像面全息图是一种可用白光再现的全息图，它记录的是物体的几何像，换言之，是把成像光束作为物光波，相当于“物”与全息干板重合。
白光再现时，各波长所对应的再现象在空间几乎重叠，把像模糊抑制在最低水平。
像面全息图再现时可得到立体感很强的像。
“一步像面全息”是指被记录物体的几何像是用透镜成像法直接得到的，因而只需一步即可完成。
其记录与再现原理如图3-1、图3-2所示。
图3-1中物O经透镜L成像在全息干板上，R为参考光。
当O和R在干板同侧时记录透射像全息图，在异侧时记录反射像全息图。
此外，干板的位置可以稍有离焦，可以在像面之后，也可以在像面之前，再现时可观察到不同的效果图3-1 图3-2[实验内容]一、光路的设计与排布1、设计：根据一步像面全息图的制作原理，请自行设计记录透射像面全息图的实验光路。
请将光路图画在预习报告上，并说明设计思路。
光路设计的原则是：1）所有光束必须出自同一台激光器；2）充分利用全息防震平台的面积，光路的排布应以方便操作为宜；3）尽可能少用光学元件，以免引入能量损失和波面畸变；4）从效果出发，宜用双光束照明物体，以获得较好的立体感；5）为获得较大视场角，宜用大孔径透镜成像（实验室提供的透镜孔径为130mm，焦距为500mm）；6）选取合适的物光和参考光夹角，一般取300-450为宜；7）选取合适的路径，使所有相干光等光程。
2、光路的排布：根据所设计的光路图，在防震台上排布光路。
请把光路排布中遇到的问题、解决的思路和办法写在实验报告中。
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。
09-2§5(1)白光反射、像面全息
方法简便
视场角小（受透镜孔径限制）
可用于多重像的多角度存储 噪声小 方法较一步法复杂 噪声大 视场角大 可通过增大 H1 相对 H2 的张角实现
18
二步法
作业
1、为什么像面全息图用白光再现时
不会出现
像模糊 ？？
2、要想使再现像处于干板后（或干板前）
是否可能？
记录光路应怎样改变？
讨论 1）怎样得到“物光波” —— 成像光波？ 2）记录像面全息图的光路有何特殊性 ？ 3）像面全息图可否用白光再现 ？
10
第二章 第5节 方法一
二、像面全息术
透镜成像法（一步法）
R L
透射型
O’
记录
O
H C=白光 O’
再现
采用原光路 白光再现 H
11 问题
end
思考
反射型
像面全息图
？ ？
？
如何记录
第二章 典型全息图介绍
第1节 平面全息图 第2节 体积全息图 第3节 位相全息图
第4节 全息图的衍射效率
第5节 白光再现全息术
第6节 合成全息术
1
第二章
典型全息图介绍
第5节
白光再现全息术
白光再现反射全息图 White Light Reflective
Hologram
像面全息图
彩虹全息图
3
第二章 第5节
一、白光再现反射全息图 全息图的再现
白光
仅当 What λ=λ0 时 will 满足 Happen ? 布喇格条件
H
单 色 像
4
第二章 第5节 属性
一、白光再现反射全息图
体积全息图
大学物理实验 全息照相
4.光路：
1) 2) 3)
参考光与物光的光程差要尽量小 参考光与物光的夹角为30～45度 参考光与物光在全息干板上的照度比约1:4～1:10
实验仪器
氦氖激光器
分 光 镜
光快门、曝光定时器
全 反 镜 全 反 镜
扩 束 镜
扩 束 镜
被 摄 物
白 板
调节架
磁力座
全息 干板
激光器电源
将各个光学元件调至等高hene激光器拍摄全息照片光路的安排分光镜全反镜全反镜扩束镜扩束镜物物体全息干板光快门参考光与物光的光程差hene激光器分光镜全反镜全反镜扩束镜扩束镜物物体全息干板参考光物光光程差物光程参考光程移动全反镜光快门移动物体移动物体参考光与物光的夹角移动物体移动物体移动物体移动物体3045o全息干板照度比物光光强参考光光强全息干板上的光强调节扩束镜位置可调节光强再现像的观察再现虚像扩束镜全息干板实实像虚虚像观察者再现光路图1
全 息 照 相
拍摄全息照片就是将物体表面的漫射光波的振 幅和位相以干涉条纹（全息图）的形式记录下来的 过程。而对全息照片的观察及分析则是全息照相术 的工程应用基础。本实验将从观察和分析全息照片 的主要特征出发简要介绍全息照相的基本原理及摄 制方法。
华东理工大学物理实验中心
实验目的
1.了解全息照相的基本原理和主要特点
参考光
物光
物体 全息干板
全息照片上的干涉条纹
全息照相是将物光波中的振幅和位相信息以干涉 条纹的反差和明暗变化的形式记录下来，形成的 干涉条纹是不规则的，干涉条纹的间距为：
d
2 sin
2
θ 为参考光束与物光束射到干板时两者的夹角， λ 为光波波长。
像全息与一步彩虹全息图
像全息图与一步彩虹全息图【实验目的】1. 掌握像面全息图的记录和重现原理, 并制作一张像全息图, 在白光下观察其重现像；2. 掌握制作一步彩虹全息图的原理和方法, 并制作一张一步彩虹全息图, 在白光下观察其重现的准单色像。
【实验仪器】He-Ne 激光器(40 mW 左右) 1台反射镜 1 个电子快门 1 个干板架 2 个分束镜 1 个待拍摄物体 1 个扩束镜 2 个载物平台 1 台Ø100 准直镜 1 个观察屏 1 个Ø100 成像透镜 1 个全息干板若干小块【实验原理】1. 像全息图将物体靠近记录介质, 或利用成像透镜使物体成像在记录介质附近, 或者使一个全息图重现的实像靠近记录介质, 都可以在引入参考光后记录到像全息图。
当物体的像正好位于记录介质面上时, 得到像面全息图。
它是像全息的一种特例。
在记录像全息图时, 如果物体靠近记录介质,则不便于引入参考光, 故通常采用两种成像方式产生像光波: 一种方式是采用透镜成像, 如图1所示;图1 像全息图的透镜成像记录方式另一种方式则是利用全息图的重现实像作为像光波, 这时需要对物体先记录一张菲涅耳全息图H1, 然后用原参考光波的共轭光波R* 照明全息图H1 , 重现出物体的实像O* , 再用此实像作为物记录像全息图H2。
因此第二种方式包括二次全息记录与一次全息重现, 过程比较繁杂。
本实验中只研究像全息图的第一种记录方式。
由于像面全息图是把成像光束作为物光波来记录, 相当于“ 物”与全息干板重合, 物距为零, 因此当用多波长的复合光波( 如白光)重现时, 重现像的像距也相应为零, 各波长所对应的重现像都位于全息图上, 将不出现像模糊与色模糊。
因此, 像全息图可以用扩展白光光源照明重现, 观察到清晰的像。
2. 彩虹全息图彩虹全息是像全息与狭缝技术相结合的产物, 因此彩虹全息图也和像全息图一样, 可以用白光照明重现物体的像。
彩虹全息图又分为一步彩虹全息图与二步彩虹全息图, 本实验研究一步彩虹全息图。
2§5(1)白光反射、像面全息
一,白光再现反射全息图 全息图的再现
白光
仅当 What λ=λ0 时 will 满足 Happen ? 布喇格条件
H
单 色 像
4
第二章 第5节 属性 记录条件
一,白光再现反射全息图
体积全息图 选择反射率较高的物体 干板胶面朝向物体
反射型 激光记录
物体尽量靠近干板
再现照明条件 再现像特点
白光照明再现 单色再现像, 单色再现像,波长与记录波长相同 乳胶收缩时出现"蓝移" 乳胶收缩时出现"蓝移"现象
Full Color Hologram
2
第二章 典型全息图介绍
第5节
白光再现全息术
一,白光再现反射全息图
又称 丹尼苏克 全息图
Denisyuk hologram
记 录 光 路
H λ0
Laser
问题
??? 全息图的 参考光 在哪里 ??
3
为什么称反射全息图?? 为什么称反射全息图??? ??
第二章 第5节
H1 z R1 z H2
15
H1
第二章 第5节 方法二
二,像面全息术
无透镜法(二步法) 无透镜法(二步法)
R2 *=白光 =
再现
采用 共轭再现 为什么要用 共轭再现??? 共轭再现??? z H2
O'
16
Байду номын сангаас
第二章 第5节
二,像面全息术
共轭再现像的特性: 共轭再现像的特性:
赝像
景深反演
17
第二章 第5节
二,像面全息术
透镜成像法(一步法) 透镜成像法(一步法)——
反射型
O' R
实验一全息照相
实验一 全息照相[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。
[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：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。
这就是全息图的记录过程。
由上面的描述可知，底片上干涉条纹的反衬度为：干涉条纹的间距则决定于（ΨR -ΨO ）随位置变化的快慢。
对一定的ΨR ，АR 来说，干涉条纹的明暗对比反映了物光波的振幅大小，即强度因子，干涉条纹的形状间隔反映了物光波的位相分布。
全息摄影实验ppt课件
全息摄影实验
全息摄影实验
一激光光源〔波长为 λ 〕的光分成两部
分：直接照射究竟片上的叫参考光；另一部
分经物体外表散射的光也照射到照相底片，
称为物光。 参考光和物
分光 He-Ne激光器镜
光在底片上
各处相遇时
将发生干涉，
底片记录的
即是各干涉
全反
条纹叠加后
镜
的图像。
全反 镜
扩束 镜
扩束 镜参
物考光物光 体
全息 干板
关于强度：显然参考光各处的强度是一样 的，但由于物体外表的反射率不同，所以 物光的强度各处不同。因此，参考光和物 光叠加干涉时构成的干涉条纹各处浓淡也 就不同。
扩束镜
He-Ne激光器
全息干板
全息图虚像的察看
全息照相和普通照相的区别
普通照相：
利用透镜成像原理，仅 记录了物光中的振幅信息， 无立体感。
全息照相：
利用光的干涉原理，记 录了物光中的全部信息--振幅和位相，有立体感。
普通照片
全息照片
安顿拍摄全息图光路
光路要求
物 参考
全息干
光
板
小扩束
物 光
大扩束镜
• 实验目的
• 1.了解全息照相的根本原理及主要特点；
• 2.学习全息照相的拍摄方法和察看再现 全息图 。
• 实验原理 •
伽伯(Dennis Gabor1900-1979)
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信息光学实验实验报告班级学号姓名教师上课时间填写实验报告的要求1.实验前要认真预习实验内容，理解实验的原理。
2.实验过程中要严肃认真地做好实验记录，确认所记录的数据无误后，认真填写实验报告。
3.在试验过程中，对观察到的现象，尽量用图示说明并加以简明的理论分析。
4.对实验原理深入理解，认真回答课后思考题。
5.要求书写整洁，字体端正。
实验1 像面全息图第一部分：预习(一) 实验目的1．掌握像面全息图的记录和再现原理，学会制作像面全息图，为彩虹全息实验打下基础；2．观察像面全息图的再现像，比较其与普通三维全息图的不同之处；3．分析离焦量对像面全息图再现像清晰度的影响(二) 实验光路La－激光器BS－分束镜M1、M2－全反镜L-成像透镜Lo1、Lo2－扩束镜H－全息片(三) 实验原理将物体靠近全息记录介质，或利用成像系统将物体成像在记录介质附近，再引入一束与之相干的参考光束，即可制作像全息图。
当物体紧贴记录介质或物体的像跨立在记录介质表面上时，得到的全息图称为像面全息图。
因此，像面全息图是像全息图的一种特例。
像面全息图的记录光路如图所示。
激光器发出的激光束经反射镜M1折转后被分束镜分成两束，透过的光束经反射镜射M2反射后被扩束镜扩束并照明物体，物体被成象透镜成像在全息干板上构成物光；M3反射的一束光被扩束镜扩束并照明全息干板H，作为参考光。
由于全息干板位于像面上，故记录的是像面全息图。
像面全息图的特点是可以用宽光源和白光再现。
对于普通的全息图，当用点光源再现时。
物上的一个点的再现像仍是一个像点。
若照明光源的线度增大，像的线度随之增大，从而产生线模糊。
计算表明，记录时物体愈靠近全息图平面，对再现光源的线度要求就愈低。
当物体或物体的像位于全息图平面上时，再观光源的线度将不受限制。
这就是像面全息图可以用宽光源再现的原因。
全息图可以看成是很多基元全息图的叠加，具有光栅结构。
当用白光照明时，再现光的方向因波长而异，故再现点的位置也随波长而变化，其变化量取决于物体到全息图平面的距离。
可见，各波长的再现像将相互错开而又交叠在一起，从而使像变得模糊不清，产生色模糊。
当全息干板处于离焦位置(不在成像面上)时，再现像的清晰度将下降。
离焦量越大，再现像就越模糊不清。
然而，像面全息图的特征是物体或物体的像位于全息图平面上，因而再现像也位于全息图平面上。
此时，即使再现照明光的方向改变，像的位置也不发生变化，只是看起来颜色有所变化了。
这就是像面全息图可以用白光照明再现的原因所在。
应当注意，像面全息图的像不象普通全息图那样冗余地编码，而是局部地编码在全息图上，因此，再现对照明光束必须照到整个全息图才能把像完整地再现出来。
此外，由于像面全息图本身的特征限制了物体的三维特性，故它仅具有有限的景深。
(四) 实验步骤1．选择元件：根据光路图选择合适的光学元件及镜架。
成像透镜选用大相对孔径的照相物镜。
2．调整光路按照光路图拼搭和调整光路。
通过移动反射镜位置：调整参考光的光程，使其与物光的光程差接近于零。
物光与参考光的夹角不要太大，一般在30～40度之间。
全息干板片应位于物体的共扼面(即成像面)上。
物体像的大小可通过调整物体和全息干板的位置来控制。
最好将物体置于两倍焦距处，使之成1:1像，以防止像的失真。
3．调整光束比根据物体的反射性能，通过调节分束镜位置，使参考光与物光的光束比为2：1到4：1。
4．曝光记录在暗室中装片，稳定一分钟后进行曝光，经常规处理后即得到吸收型像面全息图。
5．漂白处理为了提高衍射效率，用铁氰化钾漂白液(水1000 m1，铁氰化钾15g)进行漂白处理，把黑色部分消除后再浸泡1min，水洗10 min后凉干，即得到位相型像面全息图。
6．离焦记录让全息干板离开像面约10mm拍摄一张像全息图，观察其再现像并与像面全息图的再现像作比较。
7．像全息图再现像的观察本实验光路采用发散的球面波作为参考光照明记录，再现时，用一个灯丝稍集中的白炽订，按记录时参考光的方向照明。
记录时也可改用平行光为参考光，此时须加一个准直物镜用平行光再现，也可直接用太阳光再现。
像面全息图可用白光宽光源再现，再现像是消色差的，位于全息图平面上。
8. 实验完毕后，请教师检查实验结果，请教师在实验报告册上签字。
第二部分：实验(一) 注意事项1.2.激光电源输出是高压，注意不要碰到输出端；3.注意光学仪器的清洁，禁止用手触摸光学镜面；4.所有元器件（尤其是透镜）要轻拿轻放；5.禁止从其它实验台上拿取任何器件，器件损坏要及时报告。
(二) 实验原理（在对实验内容认真预习的基础之上，简要写出实验原理）(三) 进行实验（参见“预习”中实验步骤）第三部分：思考1．像面全息图的再现像、像全息图的再现像和物体的像三者有何区别?2．现有一张某物体的菲涅耳全息图，试利用它制作该物体的像面全息图，并画出光路图，叙述制作步骤。
3．试设计一个拍摄反射像面全息图的光路。
实验2 一步彩虹全息图第一部分：预习(一) 实验目的1.练习拍摄一步彩虹全息图，了解拍摄光路及各光学元件参数的选择原则;2.在白光照明下观察一步彩虹全息图再现的准单色像；3.进一步掌握彩虹全息照相的基本原理，加深对彩虹全息图能用白光再现准单色像的认识，(二) 实验光路La－激光器BS－分束镜M1、M2－全反镜L-成像透镜Lo1、Lo2－扩束镜H－全息片Ｆ－狭缝(三) 实验原理一步彩虹全息是相对于本顿提出的二步彩虹全息而言的。
二步彩虹全息具有视场大的优点但制作手续复杂，要用两次激光曝光，散斑噪声大，直接应用有困难。
1977年底，杨振寰等研究成功了一步彩虹全息术，方法较为简便，而且已有了许多实际应用。
一步彩虹全息和二步彩虹全息在本质上毫无区别。
只是在记录彩虹全息图的步骤上更为简化罢了。
彩虹全息术的本质是要在观察者与物体的再现像之间形成一个狭缝像，使观察者通过狭缝像来观察物体的像，以实现白光再现。
一步彩虹全息图的记录光路是在普通离轴全息照相光路中，在记录干板与物体之间插入一个成像透镜和一个水平狭缝，以便用一次曝光就能把物体的像和狭缝的像同时记录下来。
按照狭缝放置的位置不同，一步彩虹全息图的记录光路可分为两种:一种是赝像记录光路，另一种是真像记录光路。
本实验采用真像记录光路。
在上图的实验光路中，狭缝和物体均位于成像透镜的焦点之外，二者的像均成在透镜的同一侧，全息干板H置于两个像之间稍靠近物像处来记录全息图。
再现时用原参考光照明，人眼在狭缝像F‘的位置上观察再现像，可以看到物体的明亮的全息虚像。
如果用白光再现，就会出现按彩虹颜色排列的狭缝实像。
在这些狭缝像的位置上，人们可以看到不同色彩的准单色物体像。
一步彩虹全息的相干散斑噪声较二步彩虹全息为小，但视场受成像透镜相对孔径的限制。
克服视场小的一个办法是使用大相对孔径的照相镜头作为成像透镜，或者将两个照相镜头串联使用；另一个办法是在物体经透镜所成的实像处加入—个场镜。
一步彩虹全息术在制作透射型彩色全息图、彩色图像存储，全息干涉计量等方面具有许多用途。
(四) 实验步骤1.按照实验光路选择合适的光学元件。
2.根据光路图选定物体的位置，将物体躺倒放在承物台上。
在细激光束中加入分束镜BS和反射镜M，调整它们的位置，使得由BS反射的光束照射在物体的中央。
然后加入扩束镜让，激光束经扩束后均匀照明物体。
3.加入成像透镜L，并在其后放置毛玻璃寻找物体的实像。
透过透镜看实像，同时调整物距和像距，使人眼恰好能看到整个实像。
调好后在实像后放置干板架，使得干板架夹上去后距实像面约1cm。
4.置入狭缝F，在干板架后面用毛玻璃找到狭缝像F，，移动F使F‘到干板H的距离为4cm左右。
狭缝像的宽度约0.5cm左右。
通过狭缝像观察物体的实像是否完整。
若物体实像左右不全，可适当加大狭缝宽度，或更换较小的物体。
5.量取物光光程，并调整参考光路中反射镜M4和扩束镜的位置，使参考光光程与物光光程接近相等。
6.调整连续渐变分束镜BS，使参考光与物光的光强比在4:1~8:1之间。
7.关闭光电开关K，在暗室中、将全息干板装夹到干板架上，使乳剂G朝向物体，待稳定后进行曝光。
曝光后对干板进行常规处理，即得一步彩虹全息图。
8.将制得的彩虹全息图分别用记录时参考光和共扼参考光进行再现，观察物体的像和狭缝的像，并注意它们各自的位置和虚实。
9.再现时若用黑纸挡住全息图的大部分，而只从未被挡的那一小部分观察再现像，您发现了什么现象?10.在白光下观察彩虹全息图的再现像。
观察时需先将全息图相对原来记录的位置在面内旋转90。
，使躺倒的物体像正立起来。
照明的方向应与原参考光的方向基本一致。
在铅垂方向上改变观察位置，再现像的颜色将会变化;在水平方向上改变观察位置，再现像将具有立体感。
当人眼与全息图之间的距离变化时，观察再现像的颜色有何变化?11. 实验完毕后，请教师检查实验结果，请教师在实验报告册上签字。
第二部分：实验(一) 注意事项1.2.3.注意光学仪器的清洁，禁止用手触摸光学镜面；4.所有元器件（尤其是透镜）要轻拿轻放；5.禁止从其它实验台上拿取任何器件，器件损坏要及时报告。
(二) 实验原理（在对实验内容认真预习的基础之上，简要写出实验原理）(三) 进行实验（参见“预习”中实验步骤）第三部分：思考1、与普通的离轴全息图相比较，一步彩虹全息图在记录和再现方面各有哪些特点。
它们的主要区别是什么?2、试设计一步彩虹全息图的赝像记录光路，并作简要说明。
试分析真像记录光路和赝像记录光路各有哪些优缺点?3、试分析一步彩虹全息图对成像透镜、狭缝、参考光源和再现光源各有什么要求?如何合理选择?实验3 全息应力分析第一部分：预习(一) 实验目的1.掌握二次曝光法检测物体表面及内部缺陷的基本原理，加深对全息干涉计量基本原理的理解；2.学会用全息光弹法进行应力分析，并根据再现的干涉条纹形状，定性分析其形变和应力情况。
(二) 实验光路La－激光器BS－分束镜M1、M2、M3－全反镜Lc1、Lc2 -成像透镜Lo1、Lo2－扩束镜H－全息片SＦ－针孔滤波器(三) 实验原理在全息光弹法中，可采用实时法和二次曝光法。
实验光路如图所示。
实验试样0用准直激光束照明，通过试样的物光包含有试样的信息，它照射在全息干板H上。
参考光R也是准直光束，它从另一角度照射H，因而在H上可获得试样的全息图。
二次曝光法是在同一块全息干板上作两次曝光，一次是记录初始物光波(相当于普通干涉的标准波面)的全息图；另一次是记录变化以后的物光波(相当于测试波面)的全息图。
这两个全息图记录在同一块全息干板上；记录时顺序也可以颠倒。
记录好的干板经显影、定影等处理后用原参考光照明，则在同一个衍射级里可同时再现两个物体的虚像，一个是初始状态下物体的像;另一个是受力变形后物体的像。