全息照相

全息照相实验报告

学院班级学号姓名

一、实验目的与实验仪器

【实验目的】

1）了解全息照相的基本原理。

2）掌握全息照相方法和底片冲洗方法。

3）观察物象再现。

【实验仪器】

激光器、成套全息照相光具元件及隔震光学平台、白屏（用以接收光和观察干涉条纹图样）、硅光电池及电压表、全息干板、被照物体、显影液和定影液等。

二、实验原理

（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）

普通照相：记录物体的光强信息，得到的是二维平面像。

全息照相：记录光强和位相信息，得到的是三维立体像。

可以说，全息照片就是储存起来的被拍摄物体的干涉图样，若想再现物体的三维立体影像就必须对全息底片再照明以重建原来的物光波。

1、全息记录

1)由于干涉条纹在底板上各点的强度取决于物光波和参考光波在各点的振幅和相位，

因而底板上保留了物光波的振幅和相位分布的信息。

2)光路图：

3)

2、物像再现

1)底板经过曝光冲洗之后相当于一个复杂的光栅，物像的再现是用光照射已经摄制好

的全息照片并观察透过光，此过程成为波前重现。全息照片后面的观察者对着这个

光波方向观察时，可以看到原来物体的三维立体像（虚像）。由于底片上任何一小

部分都包含整个物体的信息，所以只利用拍摄的全息底片的一个部分也能再现整个

物像。

2)原理图：

3、全息照片拍摄要素

1)相干光源、避免系统震动、物光参考光的强度为1:3到1:5、全息记录干板（表面

涂有一层感光乳胶的玻璃）分辨率要非常高、物光与参考光之间的夹角控制在20°

~50°范围内。

三、实验步骤

（要求与提示：限400字以内）

1.全息图拍摄

1)按图配置光路系统

2)将激光器出射的激光遮挡住，装夹好全息干板，使乳胶面向着被拍摄物体。静置几

分钟使防震台不震动后取消遮挡，激光曝光10~20s。

3)显影和定影：按显影10s-水洗-定影2min-水洗-晾干的程序处理。

2.物像再现

1)如原理图将晾干的全息图片放回原位置感光乳胶仍面向物体，用原参考光照射，去

掉物，在全息图后方观察，即可看到位置、大小与原物一样的三维立体像。试改变

观察角度，观察物像的变化。

2)挡掉全息图的一部分，仍然可看到完整的物体像。

四、数据处理

（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）

【相关问题】

1）全息技术有哪些重要的应用？

答：全息显微术；全息显示；全息干涉计量；全息信息存储；全息防伪技术；计算全息；模压全息模压；在医学中的应用；军事领域的应用。

2）如何判断全息图拍摄成功，干涉条纹的亮暗对比和疏密程度反映了什么？

答：有明暗条纹；反映了波前函数；干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅。

3）要尽量让物光和参考光的光程相等，其目的是什么？

答：在全息照相中要求光路中物光和参考光的光程相等，因为普通激光的波列长度有限，分束镜将一个波列分为物光和参考光两个波列，通过不同路径在感光板或观察屏处相遇，两路光的光程越是接近，两波列叠合越好，干涉条纹越好，当光程差大于波列长度时，两波列完全不叠合，完全没条纹。所以光路中物光和参考光的光程越是接近相等，条纹越好。

4）为什么要尽量要把物光和参考光的夹角取小一些？

答：增加条纹宽度干涉条纹的间距：参考光与物光的夹角越大，条纹越密，越容易受干扰而发生变化，所以参考光与物光角度不宜太大。两束相干光夹角越小,相干性越好,干涉条纹越明显.夹角0°的两束光相干性最好；夹角90°的光根本不会干涉,即使两光源本身相干性再好。实验中就是要物光和参考光发生明显地干涉,然后在干板上曝光,得到清晰的全息图。

5）为什么参考光的强度必须比物光强？

答：在全息再现的过程中根据公式来看物体经过参考光的全息记录过程会产生一个与物光光强的平方项有关的噪声,这是我们再全息照相中干扰项,要把它尽量减少

于是在物光相比于参考光小很多时可以将其看做为0,总的来说就是减小噪声对全息再现的影响。

6）怎样才能获得理想的全息照片?

答：足够的相干长度；良好的防震措施；合理的光路排列；适当的干板处理。

7）全息照片上干涉条纹的间距有什么决定？条纹明暗由什么决定？条纹的反差由什么决定？

答：条纹的间距决定于物光与参考光的夹角，还有波长。条纹明暗由物光和参考光在各点的振幅和相位决定。条纹的反差由物光与参考光的光强差决定。

8）全息照相的主要特点是什么？

答：三维立体性；可分割性；可重复记录，同一张底片可多次曝光，重叠许多像；

显微性；保密性和防伪性；易于复制。

五、分析讨论

（提示：分析讨论不少于400字）

【讨论】

1)如果你照的全息照片观察不到物像再现的虚像或实像时，试分析其原因。什么因素

影响全息照片的图像质量？

答：○1从拍摄的全息照片过程角度：

可能是在定影与显影前已被曝光,或曝光时出现震动等，也就是拍摄失败了。

○2从观察全息照片过程角度：

是否在同一参考光源下观察，光路系统是否合适等。

○3影响全息照片的图像质量的因素：

光路系统：物光束和参考光束由分束镜至感光板之间的光程应大致相等、光束扩展应使感光板光照均匀、全息干板与被摄物的距离应控制在5cm之内，且应保证全息干板尽可能正对被摄物、照在感光板上的物光束和参考光束之间的夹角在20°~50°范围为宜、物光参考光的强度为1:3到1:5

曝光过程：时间控制在10~20s、曝光过程不要触及防震台并保持室内安静

显影和定影：按照显影10s-水洗-定影2min-水洗-晾干的程序处理，温度、时间都要合适。

2)当你的全息底片不慎打碎后，用碎片能够观察到物体的整个像吗？为什么？