文档介绍：实验六全息干涉技术
——二次曝光法测量微小形变
全息干涉术是人们在大量全息照片的拍摄实践中发现并发展起来的一门新的光学干涉
年第一张激光全息照片成功地拍摄以后不久,美国以利思()为首的
全息研究小组偶然发现,当一张全息感光干板进行了二次重复曝光,而在这二次曝光之间,
被摄物又稍有移动,
这些叠加于再现物像上的条纹进一步研究表明,它们带有被摄物体表面位移或变形的信息,
根据这些条纹的疏密分布,可以定量地计算出物体表面各点位移的大小.
目前全息干涉技术已被广泛应用于无损检测、微小形变或振动的检测、弹道和流场显
示、光学信息的存储和处理等领域,并有着广泛的发展前景.
【实验目的】
、特点及应用;
.
【实验原理】
S
二次曝光全息干涉法就是在同一片感光板上分别记
录同一物体变形前后的两张全息照片(全息图).先后二
次曝光的唯一差别在于后一次曝光前该物体有了一个微
小的变形或移动,而全息防振台上的整个拍摄装置、元件 G
dy Q2
仍保持原状,故当在再现观察时,用再现光波照射这张经 1
2
过双重曝光后,又经过化学冲洗处理(显影、定影处理)
Q1
的全息照片时,在看到再现物像的同时,还会在像的表面 H
Σ
Σ 2
现这种形变干涉条纹的物理解释如图 1 1
物体光波的波源,G为感光版上的任意点,设物点变形前、
图 1 二次曝光干涉的解释
后位于Q1 和 Q2 ;形变所产生的物点实际位移是
QQ 21 = d y ,所以,物光波由照明光波的波源发出后被Q1及Q2物点散射到G点,此二列散
射光波在G点的位相差为
2π
Δϕ= d + θθ)cos(cos (1)
λ y 1 2
式中,θ 1是 QQ 21 与SQ1 间的夹角,θ 2是 Q Q 21 与 1GQ 间的夹角,λ是拍摄时激光的波长,
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此式成立的条件是dy<<SQ1 与 1GQ .
ϕ( , yx ) ϕ(), yx
如再假设变形前后物光在感光板上的复振幅分别是−i 1 和−i 2 (其
G O1(), yx e O (),2 yx e
中O1(x,y),O2(x,y),是物体变形前后散射光波得振幅;ϕ 1(x,y)和ϕ 2(x,y)是物体变
形前后,散射光波的位相,两者之差即为前述的Δϕ).二次曝光全息图经再现光波照射后,
正一级的衍射光波便再现出二次曝光前、后物表面所散射的物光波的波前(即也可认为是
再现虚像发出的波前),它们的传播方向相同,而且满足相干条件,故总的衍射光强为
−ϕ1 ( , yxi ) −ϕ2 ( , yxi ) 2
( , ) = [ 1(), yx + (),2 yx eOeOKyxI ]
(2)
2 2
[]1 2 ++= OOOOK 21 cos2 ()−ϕϕ 21
式(3)中,K 为与显影、