全息照相实验讲解
大学物理实验全息照相
目录
• 引言 • 全息照相的原理和技术 • 大学物理实验中的全息照相 • 全息照相的未来发展 • 结论
引言
01
全息照相的原理和历史
原理
全息照相是一种记录并重现三维图像 的技术，通过使用相干光照射物体， 将物体的反射光和参考光干涉并记录 在感光材料上，形成全息图。
历史
全息照相技术最早由匈牙利物理学家 丹尼斯·加波于1947年提出，但直到 1960年代激光的出现，才使得全息照 相技术得以广泛应用。
实验结果
通过全息照相实验，可以得到物体的三维图像，图像的清晰度和深度感较强，能够观察到物体的细节和结构。
数据分析
通过对实验结果进行测量和分析，可以计算出全息图的分辨率、衍射效率等参数，评估全息图的质量和效果。同 时，通过对实验数据的分析，可以进一步了解全息照相的原理和技术特点，提高对物理实验的理解和掌握能力。
光波在传播过程中表现出周期性 的振动，具有波长、频率等波动 特性。
光的干涉
当两束或多束相干光波相遇时， 它们会相互叠加产生加强或减弱 的现象，形成干涉图样。
全息照相的记录和再现过程
全息照相的记录
通过使用相干光源和光敏材料，将物体的反射光或透射光与 参考光束干涉，将干涉图样记录在光敏材料上形成全息图。
全息照相的未来发展
04
全息显示技术的发展
3D全息投影
利用先进的光学技术和投影设备，实现全息图像的立体显示，为观众提供更为逼真的视 觉体验。
动态全息显示
研究和发展动态全息显示技术，使全息图像能够动态变化，满足更多应用场景的需求。
全息存储和通信技术的发展
大容量全息存储
利用全息技术实现大容量数据存储，提高数据存储密度和可靠性。
全息照片试验
全息照相实验一实验目的(1)了解全息照相的原理及特点。
(2)掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。
二实验方法原理全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体图像。
可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。
全息照相与普通照相的主要区别①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。
②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能再现出物体的完整的图像。
③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体的立体图像。
三反射式全息实验光路本实验采用光致聚合物干板作为记录介质，半导体激光器作为光源，可以做反射式全息图。
明室下就能操作成功，不需要专门的暗室。
冲洗非常方便，经电吹风吹干水分即可再现清晰的三维图像，且成本低，容易维护。
仪器：半导体激光器、曝光定时器、反射镜组件、透镜组件、全息干板，全息照相物体、光学平台光致聚合物全息干板实验步骤1首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。
打开激光器电源。
按反射全息光路图摆放好各元件的位置。
2. 调节光束，应与台面平行，等高。
使光均匀照射且光强适中，稍大于物体的大小。
3. 调整物体，使之与干板（屏）平行靠近，使激光束照在物体的中心。
4. 装好干版，稳定两分钟。
5. 按物体反光强弱及光源功率大小选择适当的曝光时间。
6. 按动快门，給干版曝光。
7. 将曝光后的干版进行处理。
8. 白光再现图像。
曝光后的干版处理方法1 放在蒸馏水总浸泡30秒2 放入浓度为40%的异丙醇中1分钟3 放入浓度为60%的异丙醇中1分钟4 放入浓度为80%的异丙醇中15秒5 放入浓度为100%的异丙醇中1分钟，以图像清晰，明亮，颜色为浅红或黄绿色为止6 用热吹风机将干版吹干，直到全息图清晰，明亮。
全息照相(简洁版)
班级____C班_________ 组别_____F组________姓名_____郭洁________ 学号___1111000187__________日期____2013.3.20________指导教师__张波________【实验题目】全息照相【实验目的】1.了解全息摄影的基本原理、实验装置以及实验方法；2.掌握激光全息摄影和激光再现的实验技术；3.通过观察全息图像的再现，弄清全息照片和普通照片的本质区别。
【实验仪器】防震全息台，氦—氖激光器，扩束透镜，分束棱镜（或分束板），反射镜，毛玻璃屏，调节支架，米尺，计时器，照相冲洗设备等。
【实验原理】普通照相底片上所记录的图象只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，也就是只记录了物光的振幅信息，于是，在照相纸上显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。
全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。
这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来。
【实验内容】图1按图1布置好光路（在某些特殊情况下由实验室给出）。
（2）打开激光器电源开关，点燃激光，当光线强度稳定后开始调整光路：①调整光束等高；②用自准直法调整各光学元件，使其表面与激光束垂直。
（3）调整分束镜使物光和参考光的光程基本相等，同时使两光束之间的夹角小于（一般可在~之间选择，角度稍大些为好，这样再现时+1级衍射光和0级光以及-1级衍射光可以分得开些，便于观察虚像），并且使物光和参考光的光强之比在1 ：2 ~ 1 ：9之间，通常根据物体表面漫反射的情况来定，一般选择1 ：4左右为宜。
可用光强测量仪在固定全息干板的位置处测量，也可用毛玻璃放在这一位置,通过目测来大致判断物光与参考光的比例。
（4）在全息干板支架上固定白屏或毛玻璃，调节扩束镜使物光均匀地照射在被摄物体上，调节物体的方位使物体漫反射光的最强部分均匀地照射在白屏上。
调节扩束镜使参考光均匀地照射在整个白屏上。
全息照相的基本原理
的叫参考光；另一部分经
物体表面散射的光也照射
到照相底片，称为物光。
参考光和物光在底片上各
参考光
处相遇时将发生干涉，底
片记录的即是各干涉条纹
叠加后的图像。
物光 全息干板
注意：图中的 圆圈并不是干 涉条纹，而是 因为各种原因 造成的衍射条 纹。
冲洗好的全息干板 全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的形象,而是 干涉条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同部分的透 光性。观察时,需利用与拍照时同频率的光的照射全息图。
普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应 的强度直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波 的强度决定。
全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录 了入射光波的相位。
二.实验仪器与光路
干板架物体反射镜He-e 激光器扩束器 全息平台
分束器
定时阀
三.全息照相的拍摄原理
一激光光源的光分成两
部分：直接照射到底片上
六.全息技术的应用
在全息照相的基础上，全息技术还扩展到红 外、微波、超声领域，进一步发展形成了全息干 涉术、彩色全息、及彩虹全息和周视全息等新的 全息技术。由于全息照相具有三维成像的特点， 可重复记录，而且，每一小块全息底片都能再现 物体的完整，其用途十分广泛。可广泛用于精密 干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析 和振动分析等科学研究。利用全息干涉术研究燃 气燃烧的过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构 的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广 泛应用。全息照相用作商品和信用卡的防伪标记 已形成产业，正在发展的全息电视还将为人类带 来一场新的视觉革命。
Wuhan University
实验4-17
全息照相
制作：林伟华
一.全息照相概述 二.实验仪器与光路 三.全息照相的拍摄原理 四.全息照相的观察原理 五.全息照相的特点 六.全息技术的应用
全息照相和普通照相的区别物理实验
全息照相和普通照相的区别物理实验全息照相（Holography）和普通照相是两种不同的成像技术。
全息照相是由匈牙利物理学家Dennis Gabor于1947年发明的一种全息成像技术，它通过记录物体的干涉波面来生成具有三维效果的图像。
普通照相是利用光学原理通过透镜将被摄物体的光线聚焦在感光材料上进行记录的过程。
而全息照相则是使用分光技术将光线分为参考光和物体光，将这两束光交叉干涉，形成一个全息图。
具体来说，全息照相与普通照相的区别有以下几个方面：1. 信息量：普通照相只记录了物体的亮度和颜色信息，而全息照相则能够记录物体的全部光波信息，包括相位和振幅等。
因此，全息照相能够提供更多的细节和立体感。
2. 三维效果：普通照相只能产生二维图像，而全息照相能够生成具有立体感的三维图像。
因为全息图是通过记录物体的干涉波面来实现的，可以通过改变观察角度来观察物体的不同部分，从而产生立体效果。
3. 重建质量：全息照相的重建质量较高，能够保留更多的细节和信息。
而普通照相由于受到透镜的限制和光的衍射等因素的影响，重建图像的质量较低。
对于物理实验来说，我们可以通过以下步骤来观察和比较全息照相和普通照相的差异：1. 实验装置：准备一个全息照相装置和一个普通相机。
2. 光源：使用一束单色光作为光源，这样可以更清晰地观察干涉现象。
3. 对象：选择一个具有细节和纹理的物体作为被摄物体，如一个雕塑或一个有特殊图案的物体。
4. 全息照相实验：将被摄物体放置在全息照相装置中，通过分光技术分成参考光和物体光，并记录干涉波面。
5. 普通照相实验：将被摄物体放置在普通相机前，调整焦距和曝光时间等参数，进行拍摄。
6. 结果比较：观察并比较全息照相和普通照相的结果。
全息照相所得的图像将具有立体感和更多的细节，而普通照相所得的图像则较为平面且细节较少。
通过这个物理实验，我们可以更直观地了解全息照相和普通照相之间的区别，并深入理解全息照相的原理和应用。
全息照相实验
全息照相实验简介全息照相是一种利用相干光的特性记录和重现物体的三维形态的技术。
通过全息照相，我们可以得到一张物体的全息图，这张全息图可以在透明介质（如光像玻璃）上显示出物体的全息图像，且不受观察角度的限制。
全息照相在科学、工程和艺术等领域都有广泛应用。
在本文档中，我们将介绍如何进行全息照相实验，包括所需材料、实验步骤和注意事项等内容。
实验材料•全息照相板（光像玻璃）•激光器•可调谐透镜•物体（可以是任意三维物体）实验步骤1.准备工作：将实验所需材料准备齐全，并确保实验环境光线暗，以避免外界干扰。
2.激光器设置：将激光器设置在合适的位置，并调整激光器的位置和角度，以使激光束直接照射到全息照相板上。
3.调整透镜位置：使用可调谐透镜，将透镜放置在全息照相板的前方，并调整透镜的位置，使激光束通过透镜后成为平行光束照射到全息照相板上。
4.摆放物体：选择一个适当的物体放置在激光束的路径上，确保物体在光路中心。
5.进行曝光：将激光器打开，使激光束照射到物体上，然后关闭激光器。
在关闭激光器后，保持物体静止不动。
6.曝光时间：根据物体和激光器的特性，设置适当的曝光时间。
曝光时间过长会导致图像模糊，曝光时间过短则无法记录到足够的信息。
7.固定全息照相板：在曝光后，使用相应的固定方法将全息照相板固定在原位，防止其移动和震动。
8.重现全息图：将固定好的全息照相板放置在一个合适的照明条件下（如激光光源），通过透射或反射方式观察全息图像，可看到物体的三维形态信息。
注意事项1.实验过程中需要注意激光器的使用安全。
避免直接照射到眼睛和皮肤，以免造成伤害。
2.全息照相板需要避免接触到油脂和灰尘等污染物，以保持其清洁度。
3.在曝光过程中要确保物体静止不动，避免全息照相板晃动或移动，以免影响曝光效果。
4.调整透镜的位置和角度时，要谨慎操作，以免破坏透镜或全息照相板。
5.曝光时间的选择需要根据实际情况进行调整，可以通过试验和实践来获得最佳曝光效果。
全息照相_大学物理实验全息照相
【实验目的】
n 1、了解全息照相的基本原理及主要特点 n 2、学习全息照相的n 全息照相原理是1948年Dennis Gabor 为了提高 电子显微镜的分辨本领而提出的。“全息”是 指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或 强度，也包括相位。
n 全息照相是利用光的干涉现象，以干涉条纹的 形式将被摄物表面光波的振幅和相位信息记录 下来，并再现出来。
7.观察全息照相的再现像，将全息片按拍摄时安 置情况放回支架，用参考光照亮，即可见到衍 射的三维虚像。
8.观察全息照相的实像，观察虚像后，将全息片 绕铅直轴转180度，这是参考光束从全息片的 背面照射，在全息片的前方用一白纸或毛玻璃 屏可观察到再现实像。
注意事项
n 1.绝对不能用眼睛直视未扩束的激光束，以免 造成视网膜永久损失。
3.一张感光片可以进行多次重复曝光，可以使多个物 体的全息图记录在同一张全息照片上，再现时， 可以分别再现：只要拍摄时改变参考光的入射角 度就可以了。
4.全息照片中被摄物的亮度可以由再现光的强弱来调 节。
5.全息片没有正片和负片之分，复制非常容易，只要 将全息片与未感光的感光版相对压紧晒印曝光、 冲洗后得到的照片，再现出来的像仍和原来照片 像完全一样。
n 全息照相技术在摄影艺术、精密计量、无损检 测、信息处理、遥感图像分析和生物医学等领 域中有广泛的应用。
全息照片的拍摄—光的干涉
全息照相的再现---光的衍射
全息照相的特点
1.全息照片再现出来的被摄物形象完全逼真，其质 感、层次、反差与原物一致并且是三维立体像。
2.全息照片上任一小部分的干涉条纹是由物体上所有 物点漫射来的光与参考光相干涉而成的，所以， 全息照片的每一部分都能再现被摄物的整体图像。
实验4.14 全息照相
全息照相【实验简介】全息照相是 60 年代发展起来的一门立体摄影和波前再现技术。
与普通照相相比具有更多的特点，故在摄影艺术、精密计量、无损检测、信息处理、遥感图像分析，生物医学和国防科研中具有广泛的应用。
全息照相是将物体表面漫射光波的振幅和位相以干涉条纹（全息图）的形式记录下来。
当光波按一定方向照射全息图时，通过全息图的衍射，能够再现物光波前，使我们看到被摄物体的立体像。
【实验目的】1．了解全息照相的基本原理、特点。
2．学习全息照片的拍摄、观察方法。
【预习思考题】1．要获得一张合格的全息照片，应注意满足哪些实验条件？2．如何观察全息照片，得到原物无畸变的像？【实验仪器】防振平台、Νe Ηe -激光器、分束镜、反射镜、扩束镜、拍摄物、全息底片、磁性座、洗相设备。
【实验原理】1．全息照相技术光是电磁波，任一物体发出或反射的光，可以看成由许多不同频率的单色光的迭加式中i A 为振幅，i ω为圆频率，i λ为波长，i ϕ为初相位。
光在传播过程中，借助于它们的频率、振幅和相位来区别物体的颜色、明暗、形状和远近。
普通照相通过成像系统将物体成像在感光材料上，材料上的感光强度只与物体表面光强分布有关，由于光强与振幅平方成正比，所以它只记录了物光的振幅信息，没有记录物光的相位差别。
因此普通照相记录的是物体的二维平面像，缺乏立体感。
全息照相不仅记录了物体发出或反射的光的振幅信息，而且把光的相位信息也记录下来，所以全息照相所记录的不是物体的像，而是物光波本身。
它记录了物光波的全部信息（振幅与相位），并且在一定条件下，能将所记录的全部信息完全再现出来，因而再现的物像是一个逼真的三维立体像。
全息照相包括两个过程：记录（拍摄）过程——把物光波的全部信息记录在感光材料上；再现过程——照明已被记录下全部信息的感光材料使其再现物光波。
2．全息照相的基本过程2.1全息照相记录过程——光的干涉图4.14.1是记录过程中的光路。
从激光器S发出的光经分束镜N分为两束，一束经反射镜M1反射并经扩束镜Ｌ1扩束后照射到物体O上，物体的漫反射光（即物光）照射到感光板H上；另一束作为参考光，经反射镜M2反射并经扩束镜Ｌ2扩束后直接照射到H上。
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思 考 题
1.全息图与普通照相有何不同?
2.拍摄全息照片必须具备哪些基本条件?
3.为什么用全息图的碎片仍然能再现被摄物体 的像?
Hale Waihona Puke 实 验 内 容全息照相的拍摄
实 验 内 容
冲洗好的全息干板
注 意 事 项
1.保持各光学元件清洁,切勿用手或手帕擦拭。 2.拍摄时，装好底片后须静置几分钟，待实 验台完全稳定下来后再进行曝光。曝光时， 室内必须保持安静，不得说话和来回走动， 切勿触及全息实验台。 3.全息干板的乳剂层与玻璃片结合不牢， 极易脱落，冲洗过程中应小心。
• 在我们的生活中，当然也常常能看到全息摄影技术的 运用。比如，在一些信用卡和纸币上，就有运用了俄 国物理学家尤里·丹尼苏克(Yuri Denisyuk)在20世纪 60年代发明的全彩全息图象技术制作出的聚酯软胶片 上的“彩虹”全息图象。 把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来，展出时可以 真实地立体再现文物，供参观者欣赏，而原物妥善保 存，防失窃，大型全息图既可展示轿车、卫星以及各 种三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结 婚纪念照。 综上所述，全息照相是一种不用普通光学成象系统的录象方法，是 六十年代发展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。由于全 息照相能够把物体表面发出的全部信息(即光波的振幅和相位)记录 下来，并能完全再现被摄物体光波的全部信息，因此，全系技术在 生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用。例如：全息电影和全 息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等。
实验内容
一 全息图的拍摄
1）调节全息照相光路 2）曝光 3）冲洗
二观察全息照片的再现物象
1）将处理好的全息照片放回原底片架，遮住物光，移去被摄 物体，用参考光照明，虚像即呈现在原物所在位置上，上下左 右慢慢移动你的眼睛，图像的透视也在改变，用一块纸板遮住 全息图的不同部分，仍然可以看到一个完整的像。 2）原光路不变，仅将全息照片翻转180°，使乳剂而面朝向观 察者，将扩束的位置镜移去，使再现光束集中射向全息图的很 小部分，在原观察者的位置上放一块玻璃屏，则屏上得到一个 被摄物体的实像。
全息照相
轻工一班 李天祎 李华娜 王名跃
简介
• 普通照相建立在几何光学透镜成像的基础上，它只反映了
像与物的各点具有光强（振幅）分布的对应关系，而缺少 光波的相位信息，因此它只是一个二维平面图像。全息照 相是建立在波动光学干涉和衍射规律的基础上，它不仅记 录光强分布的对应关系，而且记录了相位变化的信息，因 此可以复现出原物的三维图像。 • 全息照相的基本原理是1948年英国科学家丹尼斯·盖伯 （D. Gabor）在研究提高显微镜的分辨率、克服电子透镜 的像差时提出来的，盖伯因此获得了1971年度诺贝尔物理 学奖。20世纪60年代以来，由于激光的发现以及利思（N. Leith）等发明了离轴全息图，使全息照相技术得到了迅 速而广阔的发展。
（1）0级衍射光——它是入射再现光波的衰减； （2）+1级衍射光——它是发散光，将形成一个虚像；
（3）-1级衍射光——它是汇聚光，将在与原物点对 称的位置上形成物体的再现虚像。
仪器介绍
冲洗设备
全 息 照 相 的 特 点
1.具有显著的视差特性，其三维立体图 象逼真。 2.具有可分割特性。
3.可调节被摄物物的亮度。 4.同一张全息干板可进行多次重复曝 光，而再现时各个图像互不干扰。 5.全息照片在再现物像可进行放大或 缩小。
实验目的：
（1）了解光学全息照相的基本特点和原理 （2）学习拍摄漫反射全息图。 （3）学习全息照相的再现方法
实验仪器：
防震全息台 氦氖激光器 分光板 扩束镜 反射镜 米尺 曝光定时器 待摄物 全息 干板 照相冲洗设备等
实验原理
1.全息照相的记录——光的干涉
全息照相拍摄到的图样 是一幅斑纹状的图样， 光的强度不同使条纹明 暗程度不同，相位不同 使条纹的密度、形状不 同。因此，被摄物体反 射光中的全部信息都以 不同明暗程度和不同疏 密分布的干涉条纹形式 记录下来。
2.全息照相的再现——光的衍射
要看到被摄物体的像，必须用一束同参考光的波 长和传播方向完全相同的光束照射全息照片，这 束光叫再现光。
拍 摄 全 息 照 片 的 基 本 光 路 图
一激光光源（波长为
λ ）的光分成两部分：直接照射到底 片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照 相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发 生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。