文档介绍：全息照相
全息照相的基本原理是以波的干涉和衍射为基础的。它的物理思想早在1948年就由盖伯(D·Gabor)首先创立,但由于当时缺乏相干性好的光源,因而几乎没有引起人们的注意。直到1960年激光器问世后,才使全息照相技术得到迅速发展,成为科学技术上一个崭新的领域。由于全息照相比普通照相具有更多的特点,所以在干涉计量、无损检测、信息存贮与处理、遥感技术、生物医学和国防科研中获得了极其广泛的应用。
了解光学全息照相的基本原理和它的主要特点。
学****静态全息照相的拍摄方法和有关技术。
掌握全息照相再现物像的性质和观察方法。
照相是将物体上各点发出或反射的光记录在感光材料上。
由光的波动理论知道,光波是电磁波。一列单色波可表示为:
式中,A为振幅,ω为圆频率,λ为波长,为波源的初相值。
一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加:
。。。。。。
图9-1 全息照相光路图
因此,任何一定频率的光波都包含着振幅(A)和位相两大信息。光在传播过程中,借助于它们的频率、振幅和位相来区别物体的颜色(频率)、明暗(振幅平方)、形状和远近(位相)。
普通照相是通过成象系统(照相机镜头)使物体成象在感光材料上,材料上的感光强度只与物体表面光强分布有关,所以它只记录了光波的振幅信息,因为光强与振幅平方成正比。无法记录物体光波的位相差别。因此,普通照相记录的只能是物体的一个二维平面像,失去了立体感。
全息照相不仅记录了物体发出或反射的光波的振幅信息,而且把光波的位相信息也记录下来,所以全息照相技术所记录的并不是普通几何光学方法形成的物体像,而是物光光波本身,它记录了光波的全部信息,并且在一定条件下,能将所记录的全部信息再现出来,因而再现的物像是一个逼真的三维立体象。
全息照相包含两个过程,第一,把物体光波的全部信息记录在感光材料上,称为记录(拍摄)过程,第二,照明已被记录下来的全部信息的感光材料,使其再现原始物体的光波,称为再现过程。
全息照相的基本原理是以波的干涉为基础的。所以,除光波外,对其他的波动过程如声波、超声波等也都适用。
——记录和再现。
(1)全息照相记录过程原理——光的干涉。
怎样才能把物光的全部信息同时记录下来呢?由物理光学可知,利用干涉的方法,以干涉条纹的形式就可以记录物光的全部信息。图9-1是记录过程中所使用的光路。相干性极好的He—Ne激光器发出激光束,通过分束镜M分成两束。其中一束光经反射镜反射,再由扩束镜将光束扩大后均匀地照射到被摄物体D上,经物体表面反射(或透射)后再照射到感光材料(实验中用全息感光胶片)H上,一般称这束光为物光;另一束光经反射镜反射、扩束后,直接均匀地照射到H上,一般称这束光为参考光。这两束光在胶片H上叠加干涉,出现了许多明暗不同的花纹、小环和斑点等干涉图样,被胶片H记录下来,再经过摄影、定影等处理。成了一张有干涉条纹的“全息照片”(或称全息图)。干涉图样的形状反映了物光和参考光间的位相关系,干涉条纹明暗对比程度(称为反差)反映了光的强度关系,干涉条纹的疏密则反映了物光和参考光的夹角。
(2)全