文档介绍：光学全息照相实验报告
实验II
光学全息照相
光学全息照相是利用光波的干预现象，以干预条纹的形式，把被摄物外表光波的振幅和位相信息记录下来，它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏〔D匀地照在被摄物体上，再从物体外表反射到感光底板上，这束光称为物光。同时使另一束光通过反射镜M2反射后又经L2扩束后直接照在感光底板上，这束光称为参考光。当物光和参考光满足相干条件时，在感光底板上形成干预图样。由于物光的振幅和相位与物体外表各点的分布和漫反射光的性质有关，所以，干预图样与被摄物体有一一对应的关系，这种把物光波的全部信息都拍摄下来的方法称为全息照相。
2．物体的再现
由于全息照相在感光底板上形成的是干预图样，所以，观察全息照片时，必须用与原来参考光完全相同的光束去照射，这束光称为再现光。物体的再现的光路原理如图3所示。对于再现光，全息照片相当于是一个透过率不同的复杂“光栅〞，而再现过程实际上是干预图样的衍射过程。再现光经全息照片衍射后的光强分布为
其中c为常数。可见，再现光经全息照片衍射后沿三个方向衍射，第一项为再现光沿原来方向的光波，相当于光栅衍射的零级衍射光波。第二、三项相当于光栅衍射的+1、-1级衍射光波。第一项光强没有变化，不储存信息，所以没有使用价值。第二项光波光强与物光的振幅和相位成正比，传播方向与物光的传播方向相同，这时如将被摄物体移开，眼睛迎着物光的传播方向观察全息照片，就能够在被摄物体的原处观察到被摄物体的虚象。第三项光波光强与第二项光波光强共轭。当物光为发散光时，共轭光为会聚光。如果在被摄物体的对称位置上放一接收屏，可再现被摄物体的实象，此实象与被摄物体共轭，称赝象。
3．全息照相的特点
全息照相是利用光的干预和衍射原理，而普通照相那么是利用光的透镜成象原理。另外，全息照片上的每一点都记录了整个物体的信息，因此，所以全息照片具有可分割的特点。由于全息照片记录了物光的全部信息，所以再现出的物体的象是一个与被摄物体完全相同的三维立体象。
实验装置与实验环境
1. 相干性好的光源。对于一般较小的漫射物体，常用He—Ne 激光器作为相干光源，，功率为1―3 mW 这种激光器工作稳定、相干性好, 能获得较好的全息图象。
。选择适宜的光路是获得优质全息图的关键之一。氦氖激光器相干长度一般不小于激光器腔长的1/4—1/2，图2是拍摄反射全息照片的光路图。对光路的一般要求有：尽可能减少物光与参考光的光程差，一般控制在2厘米以内；参考光与物光的光强比一般选在2：1
—10：1范围内，为此需要选取适宜的分束镜或在光路中参加衰减镜来控制。投射在感光底版上的参考光与物光之间的夹角一般选取在15°～45°之间,这样可以使干预条纹的间距大些，从而降低对照相底板分辨率和系统防震要求，并防止再现象与零级衍射重和，而影响对再现象的观察。为了减少光的损失和提高抗干扰能力，在设计光路系统时所使用的光学元件应越少越好。
。记录全息图象需要采用分辨率、灵敏度等性能良好的感光底
版，因为一般全息干预条纹是非常密集的，干预条纹密度为n=sinθ/λ, n是条纹的空间频率，θ是物光和参考光的夹角，λ是记录光波的波长。对于θ=45°时，全息图上的干预条纹可达1200条/毫米，故要采用每毫米大于1200线的感光底版。分辨率的提高使感光度下降，所以嚗光时间比普通照片长，且与激光强度、被摄物大小和反光性能有关，一般需几秒、几十秒，甚至更长。用于氦氖激光的全息底版对红光最敏感，所以全息照相的全部操作可在暗绿灯下进行。嚗光后的显影、定影等化学处理过程与普通感光底片相同。
良好的减震装置。拍摄全息照片必须在防震性能良好的全息台上进行，以保证光学
系统各元件有良好的机械稳定性，拍摄时每一光学元件都不能有任何微小移动或震动。轻微的震动或气流的扰动,只要使光程差发生波长数量级的变化，条纹即会模糊不清,再现像的亮度和再现视场范围大小会受到影响。所以被摄物体、各光学元件及全息底版必须严格固定。
实验的内容
熟悉全息设备，了解各部件的性能、作用和使用方法。
全息照片的拍摄
如图2所示在全息台上布置并牢固装夹各光学元件，调节各光学元件的中心等高，
使激光的光束大致与实验平台平行。
调整光路元件，不放L1 、L2 ,使经过分光镜的两束光即物光和参考光都均匀照射
到光屏上。调物光路和参考光路大致等光程，并且两束光的夹角在15°～45°范围内。
放入L1 、L2 ,使激光均匀照亮被摄物，使物光和参考光均匀地照射在光屏的同一
区域内，并