全息照相和全息干涉法的应用PPT课件

x sin
Δx的大小由光波长λ和两
束光的夹角θ决定，这从图
. 中也很容易理解。
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这样产生的干涉条纹 如图6所示，是黑白 相间周期性重复的排 列。每一毫米内存在 的干涉条纹数称作空 间频率或空间载波， 这样产生的空间载波 未受任何调制。
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如图7所示，如果在一
个方向上的光束中途放
置一块幻灯片之类的透
当照明干板的光束为单色光时，只有在某些特定的
角度下才能观察到再现像；当不同波长的混合光
（例如白光）以一确定的入射角照明干板时，只有
某些特定的波长满足布拉格条件而产生再现像，其
中只有一种波长的衍射效率为最高。这就是反射式
全息照相和全息干涉法的应用
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实验目的
1．了解全息照相的基本原理 2．熟悉反射式全息照相合透射式全息照相的
基本技术和方法 3．通过对反射式、透射式全息照片的摄制和
观察，了解反射式、透射式全息照相的特点 4．了解全息干涉法及其应用
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全息照相的概念
全息照相术是一种新型 的照相技术，其成像过 程是：利用光的干涉和 衍射现象，在照相干板 或胶片上以干涉条纹的 形式把图像记录下来， 然后用光照射这种干板 （称作全息干板），就 能以立体形式再现出原 来的物体像。
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一、反射式全息照相
反射式全息是利用后照相乳胶的布拉格衍射效应来
实现的。反射式全息的记录光路如图10所示，激光
细光束经扩束镜L0扩束后照射在全息干板H上作为
参考光，透过H的光照明物体，经物体漫反射的光
成为物光，干板的乳胶面向着物体，由于乳胶感光
材料的透过率为30%～50%，若物体的反射率较高，
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与普通照相不同，全息照相 有一些突出的特点，比如它 的像有三维立体性、其干板 具有可分割性、可多次记录 性等等。全息照相之所以具 有上述特点，是因为全息照 相与普通照相的方法截然不 同。普通照相在胶片上记录 的仅是物光的振幅信息（即 光强分布），而全息照相在 记录振幅信息的同时，还记 录了物光的相位信息，“全 息”也因此而得名。
方式处理。被光照射的物体可以看作是无数点光
源的集合体。在这种情况下，非常复杂的干涉条
纹被记录下来，当用相干光照射干板时，光在与
原物体存在时相同的方向上被衍射。换言之，在
物体原来所在的位置上将再现它的像，这就是全
息照相的原理。
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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 大致一样的干涉条纹，这 些干涉条纹的间距为
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1960年梅曼（Maiman）研制成 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 （E.N.Leith）和J.乌帕特尼克斯 （J.Upatnieks）用激光器对伽柏 的技术做了划时代的改进，全息 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。
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同样，如果放置两个点光源，通过与另外的相干
光形成干涉条纹，并记录在干板上，则自然会有
两种不同的干涉条纹相重叠地被记录下来。并且，
每种干涉条纹都具有与各自的点光源的光强相应
的反差，从而起衍射光栅的作用，使得衍射光象
是从原来两个点光源所在位置传播过来似的被衍
射。在类似的点光源极多的情况下，也可按这种
则光束比能满足全息图的.记录条件。
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在这种记录中，物光和参考光之间的夹角接 近180°，因而在记录介质中能建立起驻波， 所形成的干涉条纹基本上平行于记录介质表 面，条纹实际上是层状的，其间距约为介质 中光波长的一半，对于光的衍射作用与三维 光栅的衍射一样。
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布拉格条件
在再现像的过程中，根据布拉格衍射的原理，再现 光在这种三维干涉面上的衍射极大值必须满足下列 条件：⑴光从衍射面上反射时，反射角等于入射角； ⑵相邻两干涉层的反射光之间的光程差必须是λ。这 就是布拉格条件。
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如果要由全息图再现原物的形状和位置，则如图9那
样，用同一波长的相干光照射全息图，被调制的空间
频率就像一种衍射光栅一样把光波衍射。由于被衍射
的光是沿着与透过物体的光或被物体反射的光相同的
方向行进，所以再现的像在空间也有景深，从而可观
测到三维的立体象。 .
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相对而言，一般照相技术仅仅是个记录过程， 而全息照相术具有记录过程和再现过程两个 阶段，再现出来的像恰是来自物体的光的波 面本身。
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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 可知，在衍射光栅的栅格间 距小的地方，光的衍射角大； 在衍射光栅的栅格间距大的 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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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全息照相术的起源
全息术最初是由英国科学家 丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor）于1948年提出来的， 伽柏并因此在1971年获得 了诺贝尔物理学奖，当初的 目的是想利用全息术提高电 子显微镜的分辨率，伽柏当 初使用汞灯作为光源，但是 汞灯作为光源还不是很理想， 这种技术由于要求高度相干 性及高强度的光源而一度发 展缓慢。
射体，利用从透射体透
射出来的光，或者是利
用照射物体时产生的反
射光，与另一方向上的
相干光（即参考光）叠
加而形成干涉条纹，则
这样形成的干涉条纹不
再是规则排列的清晰条
纹，而是变成了复杂的
干涉条纹。这种情况，
可以认为是空间载波被
物体所调制。
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这样记录下来的受到物体光波调制了的干涉条纹， 就是全息图。图8时全息图实际记录过程的图解，
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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 光，也可考虑为有一 个针孔）发出的相干 激光束A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，
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形成如图2、3所示 的那样的干涉条纹。 如果将这种干板冲 洗后则可变成一种 衍射光栅，即全息 照片（或称作全息 图）。