一步彩虹全息实验研究

光学设计实验

一步彩虹全息

学生姓名： 指导教师：

所在学院： 物理学院 所学专业： 物理学

中国·长春 20 13 年 06 月

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

Abstract

Rainbow holographic recording a hologram with a laser, is white monochrome or color image reproducing holographic rainbow holography technique. The key is that the imaging light path (i.e., the recording light path) in adding a slit, so that the dry board will leave the slit image. This paper studies the step rainbow hologram recording and reproducing scenes of the basic principles of step rainbow hologram with the ordinary hologram differences and connections, step rainbow holography experiments optical path diagram, discusses filming step rainbow holograms technical requirements and considerations ,pointed out that a step rainbow hologram production elements, obtained affect the shooting of the best slit width, the best slit position and exposure time on the rainbow hologram reproducing like effects.

Key words:one-step rainbow holography；slit ；reappear

1 引言

由于全息图具有三维形象、弥漫性、可复制性和多重记录等特点。在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等各个方面获得广泛应用。因此，引起人们广泛的研究。在彩虹全息图的制作中，不论是两步法还是一步法，均需在被摄物与干板之间加一狭缝，或者移动物体或移动透镜或二者同时移动形成等效狭缝，拍成的全息图对再现光源相干性会降低，可在白光下再现。本文就一步彩虹法分别研究了光程、缝宽、狭缝的位置、分束镜分束比以及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。并对所得结果进行了分析讨论。

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

彩虹全息是用激光记录全息图, 用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。

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。用白光照明再现时, 狭缝像和物体像的位置随波长连续变化。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。

3.2.1 赝像的记录光路

狭缝紧贴成像透镜后面放置，成像透镜只对物体成实像对狭缝不成实像，狭缝位于透镜焦点之内在焦点外成虚像。用会聚光作参考光。

图1 一步彩虹全息赝像记录原理图

3.2.2 真像的记录光路

狭缝和物体O均放在透镜L的焦点以外，狭缝位于物体和透镜之间。成像透镜对物体和狭缝均成实像，二者的像均在透镜的另一侧，物体的实像和狭缝的实像分别成在记录干板的前边和后边，物体的像离全息干板近一些。

图2 一步彩虹全息真像记录原理图

3.3 彩虹全息真像纪录的参考光路

图3 彩虹全息记录光路

S：激光器 SF：扩束镜 BS：分束镜 L1：成像透镜

M1、M2：放射镜 O：物体 H：全息干板 S1：狭缝