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全息照相实验.ppt

上传人:石角利妹 2022/4/30 文件大小:1.24 MB

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全息照相实验.ppt

文档介绍

文档介绍:全息照相实验
第1页,共24页,编辑于2022年,星期四
将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,使物体波前的全部信息都贮存在记录介质中,故所记录的干涉条纹图样被称为“全息图”。当用光波照射全息图时,由于衍射原理能重现出原代全息图。从而使全息术在沉睡了几十年之后得到了新生,
第6页,共24页,编辑于2022年,星期四
进入了迅速发展年代,相继出现了多种全息方法,并在信息处理、全息干涉计量、全息显示、全息光学元件等领域得到广泛应用。由此可见,高相干度激光的出现,是全息术发展的巨大动力。
由于激光再现的全息图失去了色调信息,人们开始始致力于研究第三代全息图。第三代全息图是利用激光记录和白光再现的全息图,例如反射全息、像全息、彩虹全息及模压全息等,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。激光的高度相干性,要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变,
第7页,共24页,编辑于2022年,星期四
并且相干噪声也很严重,这给全息术的实际使用带来了种种不便。于是,科学们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图可能是白光记录和白光再现的全息图,它将是全息术走出实验室,进入广泛的使用领域。目前已经开始取得进展。
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除了用光学干涉方法记录全息图,还可用计算机和绘图设备画 全息图,这就是计算全息(Computer-Generated Hologram,简称CGH)。计算计算全息是利用数字计算机来综合的全息图,不需要物体的实际存在,只需要物光波的数学描述。因此,具有很大的灵活性。
第9页,共24页,编辑于2022年,星期四
全息术不仅可以用于光波波段,也可以用于电子波、X射线、声波和微波波段。实际上,利思和乌帕特尼克斯的高轴全息概念就是来自于微波领域的旁视雷达—微波全息图。正如盖伯在他荣获诺贝尔奖时的演说中所指出的,利思在雷达中用的电磁波长比光波长10万倍,而盖伯本人在电子显微镜中所用的电子波长又比光波短10万倍。他们分别在相差倍波长的两个方向上发展了全息照相术,这说明科学的发展总是互相渗透,互相影响的。
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二、实验原理

R
O
H
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两光波叠加后,(x,y)点的强度为
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式中第一项、第二项为物光和参考光的光强,对H上任一点(x,y),这两项为常数。第三项、第四项为干涉项,反映了两相干光的振幅和相对位相的关系。可见在底片H上,干涉图样将物光波的振幅和位相两种信息全部记录下来了。
第13页,共24页,编辑于2022年,星期四

若感光干板H的曝光和显影都控制在线性部分(即振幅透过率t随曝光量H的变化关系),则感光干板H上各点的振幅透过率t(x,y)与光强I(x,y)成线性关系,即
式中 、 为常数,其中 是t—H曲线线性部分的斜率。
为了重现物光波,一般是用参考光波相似的光照射全息图。
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设再现光波复振幅为
则透过全息图后的复振幅分布为
其中:
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第16页,共24页,编辑于2022年,星期四
以上讨论表明,全息图相当于一个复杂的衍射光栅。再现光波经全息图后,透射光包括三个不同的部分,如图所示,
式中右边的第一项和第二项与再现光波只相差一个常系数,称为直射光或0级衍射波;
C
虚像
实像
H
第17页,共24页,编辑于2022年,星期四
第三项和第四项所产生的光波在0级衍射波的两侧,称为+1级和-1级衍射波,当取再现光波与参考光波相同即
时,+1级衍射波准确地再现原来的物光波(只是振幅大小有变化),这是一发散波,它在全息图后面形成了与物体完全相同的虚像,称原始像。-1级衍射波包含了物光的共轭波,它是一束会聚波,其会聚点就是实像的位置。一般来说实像有畸变。若要得到无畸变的实像,需用一束与参考光波共轭的再现光波照射全息图。
第18页,共24页,编辑于2022年,星期四
三、实验光路及内容

玻璃面
乳胶面
H
M2
BS
He—Ne激光器
M1
第19页,共24页,编辑于2022年,星期四
全息照相的拍摄与再现实质上是光的波前记录和波前再现。记录的是物光和参考光波前干涉条纹,再现的是1级衍射光。
2.实验内容
拍摄一张菲涅耳全息图,使用天津产全息干板,其分辨率为3000/mm。经曝光后显影(3