大学物理实验 全息照相

全息术的应用
全息照相技术是60年代发展起来的一门立体 摄影和波前再现的新技术。它比普通照相具有更 多的特点，不仅在成像理论中占有重要位置，而 且在摄影艺术、精密计量、无损检测、信息处理、 遥感图像分析，生物医学和国防科研中具有广泛 的应用。 防伪、装潢、广告等
全息照片的获得—光的干涉
由惠更斯－菲涅耳原理可知， 被摄物体散射的光波可看作是其 上各点发出的球面波叠加。
对于绿光不敏感，灵敏度较低。
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
振幅
ri
Hale Waihona Puke Baidu物 体
相位
Ai 2ri O(ri , t ) cos(t i ) ri
所有的记录介质都只对光强有响应，如 何将相位的信息转换成强度的变化？ 光的干涉
R O 记录介质 物 体
拍摄全息照片的原理图
分光镜 He-Ne激光器 扩束镜 全反镜
相干条件
频率相同 相位差相同 振动方向相同 全反镜 扩束镜
扩束镜 观察者
虚像
全息干板
实像
再现虚像
再现光路图
再现像的观察
2.观察的实像情况
全息干板
细激光束
实像
注意事项
1.在任何情况下，不能使激光直接射入 眼睛。安全 2. 按要求调整光路，正确使用磁力座 3. 光学元件表面不可任意触摸 4. 全息干板上不出现各种杂纹 5. 曝光前要稳定一分钟
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
如何获取物光 信息？
扩束镜
观察者
虚像
全息干板
实像
全息照相的主要特点
1. 立体感强
2. 具有可分割性
3. 多重纪录性
全息照相拍摄的条件
1.光源：具有一定功率及相干性的光源
常用小型He-Ne激光器（1-3mW） 干涉条纹就记录不清。
特点？
2.系统稳定性：干涉条纹移动超过半个条纹的宽度，
3.全息干板：I型干板，分辨率为3000条/mm，
分光镜 全反镜
He-Ne激光器
光快门 扩束镜
移动全反镜
全反镜
扩束镜 参考光 物光
光程差=物光程－参考光程
物体
全息干板
参考光与物光的夹角
θ θ θ 移 移 动移 动 物动 物 体物 体 体
θ=30～45o
全息干板照度比
调节扩束镜位置 可调节光强
物光光强
参考光光强
全息干板上的光强
再现像的观察
1. 再现虚像的观察
防震台
实验内容
1. 安排光路 2. 调整光路 3. 曝光 4. 冲洗处理 5. 再现虚像和实像的观察 6. 记录实验条件 7. 分析讨论
等高共轴调节：将各个光学元件调至等高
拍摄全息照片光路的安排
分光镜 He-Ne激光器 光快门 扩束镜 全反镜
扩束镜
全反镜 全息干板 物体
参考光与物光的光程差
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。
全息照片的再现
感光后的全息干板，经 显影、定影等处理得到的 全息照片，相当于一个 “衍射光栅”。
2.掌握光路调整方法与技术
3.学习静态全息照相的拍摄方法
4.掌握全息图再现物像的性质和方法
背景介绍
全息照相原理早在1948年就由匈 牙利物理学家伽伯(Dennis Gabor 1900-1979)为了提高电子显微镜 的分辨本领而提出,并因此于1971 年荣获诺贝尔物理学奖。到了60 年代初期激光问世后，全息照相 技术得到了迅速发展，目前已获 得了相当广泛的应用。
伽伯(Dennis Gabor 1900-1979)
全息照相和普通照相的区别
原理、方法都有本质的差别
普通照片
以几何光学的折射定律为 基础，利用透镜成像原理， 仅记录了物光中的振幅信 息，无立体感。
全息照片
以光的干涉、衍射等物理光学的规 律为基础（光的干涉原理)，借助 于参考光波记录了物光中的全部信 息---振幅和相位，有立体感。记 录介质上得到的是细密干涉条纹 （全息图）