2019年最新-全息干涉计量1-精选文档
全息干涉法的应用-PPT文档资料
w 1960年梅曼（Maiman）研制成
ted
功了红宝石激光器，第二年 （1961年）贾范（Javan）等制 成了氦氖激光器。从此，一种全 所未有的优质相干光源诞生了。 1962年美国科学家E.N.利思 Evaluation only.）和J.乌帕特尼克斯 （E.N.Leith with Aspose.Slides for 3.5 ）用激光器对伽柏 Client Profile 5.2 （.NET J.Upatnieks 的技术做了划时代的改进，全息 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 术的研究从此获得了突飞猛进的 发展，近40年来，全息技术的研 究日趋广泛深入，逐渐开辟了全 息应用的新领域，成为近代光学 的一个重用分支。
w 下面，根据实际装置，再
从稍微从不同的角度来说 明全息照相术的原理。如 图5所示，如果用分束镜将 一束相干光（激光）分为 两束，它们再以某一角度θ 在干板上叠加，则会形成 Evaluation only. ted with Aspose.Slides for 大致一样的干涉条纹，这 .NET 3.5 Client Profile 5.2 些干涉条纹的间距为
w 请看图1，使从点光源
（可以认为是从物体 上的一点反射出来的 Evaluation only. 光，也可考虑为有一 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 个针孔）发出的相干 Copyright 2019-2019 Aspose Ltd. 激光束APty 与另一方向射 来的激光束B在照相干 板上叠加而产生干涉，
w 如果将全息照片置于原来的
位置，并在与记录干涉条纹 是参考光照射的方向相同的 方向上用相干光照射，则此 照射光在冲洗后的干板（衍 射光栅）上被衍射。由图4 Evaluation only. 可知，在衍射光栅的栅格间 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 距小的地方，光的衍射角大； 在衍射光栅的栅格间距大的 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 地方，光的衍射角小。结果， 整个衍射光就好像从原来点 光源所在位置传播过来的方 向上被衍射。
全息干涉技术 实验报告
全息干涉技术实验报告全息干涉技术实验报告引言全息干涉技术是一种利用光的干涉现象来记录和再现物体三维信息的技术。
它的原理是将物体的光波信息与参考光波进行干涉，通过记录干涉图案来获取物体的全部信息。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解全息干涉技术的原理和应用。
实验装置本次实验所用的全息干涉技术装置主要包括：激光器、分束器、物体平台、全息板、参考光源和光学元件等。
实验过程1. 准备工作：将物体放置在物体平台上，并调整好光路，确保激光器发出的光波经过分束器后能够照射到物体上。
2. 全息记录：打开激光器，使其发出的光波照射到物体上，同时打开参考光源，使其发出的光波与物体上的光波进行干涉。
通过调整光路和物体的位置，使干涉图案清晰可见。
然后，将全息板放置在干涉图案的位置，记录下干涉图案。
3. 全息再现：将已记录的全息图放置在全息装置中，照射激光光源，使光波经过全息图后形成干涉图案。
通过观察干涉图案，我们可以再现出物体的三维信息。
实验结果与讨论通过实验观察，我们可以发现全息干涉技术具有以下几个特点：1. 三维再现：全息干涉技术可以将物体的三维信息记录下来，并通过再现干涉图案来还原物体的形状和细节。
相比于传统的二维图像，全息图像更加真实和立体感强。
2. 高分辨率：全息干涉技术具有较高的分辨率，可以捕捉到物体的微小细节。
这使得它在科学研究、医学影像和工业检测等领域具有广泛的应用前景。
3. 实时观察：全息干涉技术可以实时观察物体的变化。
例如，在生物学研究中，可以通过全息干涉技术观察细胞的活动和变化过程。
4. 非接触性：全息干涉技术不需要直接接触物体，而是通过光波的干涉来记录和再现物体信息。
这在一些对物体敏感性较高的应用中具有优势，如文物保护和材料分析等。
结论通过本次实验，我们深入了解了全息干涉技术的原理和应用。
全息干涉技术以其独特的特点在科学、医学和工业等领域发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，我们相信全息干涉技术在未来会有更广泛的应用前景。
全息干涉计量1
全息干涉计量是全息运用的一个重要领域， 其基础是波前比较，用一个标准波前与一 个变形物体产生的波前相比较能实现干涉 计量。由于标准波前与变形波前是通过同 一光路产生的，因而可以消除系统误差， 这样可降低对光学元件精度的要求。我们 采用的全息干涉方法是二次曝光法和单次 曝光法。
通过二次曝光将标准物光波前和变形后的 物光波前，按不同时刻记录在同一张全息 图上，再现时，通过两个波面之间的干涉 条纹了解波面的变化，从而分析两次曝光 之间物体的形变。二次曝光法有利于分析 物体两种状态的差异。（实验过程采取验 证法）
困难：为了使再现标准波前与实际波面重 合，要求对全息图准确复位（纳米量级）， 通常采用就地显影、定影，或用精密复位 装置。另一方面，拍摄全息图要求参考光 和物光强度之比较小，而再现时要得到大 的条纹衬比度，参考光和物光强度之比应 取得较大。
散斑的形成：激光被散射体的粗糙表面反 射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃） 时，在散射表面或附近的光场中，可以观 察到无数的无规分布的亮暗斑点，称为激 光散斑（Laser Speckles）或斑纹。当散射体 移动的时候，散斑光场会发生变化。
按以上光路图连接好光路，注意等高共轴， 参考光和物光夹角30度左右，调整使光程 差在1厘米以内，另使物体和干板正对。 曝光时间设置为20秒。 安静消振90秒左右，第一次曝光；将干板 水平移动10—100微米，消振，第二次曝光。 显影，定影。（注意在绿灯下观察干板颜 色的变化，烘干不要用热风，定影时间稍 长）
单次曝光法是通过一次曝光把初始物光波 面记录在全息图上，底片经处理后用变形 后的物光波面和参考光同时照射全息图， 参考光可以再现初始物光波面，这个初始 物光波面与直接透过全息图的变形后的物 光波面相干涉，产生干涉条纹，通过观察 干涉条纹的连续变化，可以分析整个变形 过Байду номын сангаас。
全息干涉计量实验报告
一、实验目的1. 了解全息干涉计量的原理和方法；2. 掌握全息干涉仪器的操作技能；3. 学会利用全息干涉计量技术进行微小形变测量；4. 分析实验数据，验证全息干涉计量技术的可靠性。
二、实验原理全息干涉计量技术是一种利用全息照相原理，对物体表面微小形变进行测量的技术。
其基本原理是：当物体表面发生微小形变时，物体表面的反射光波与参考光波产生干涉，形成干涉条纹。
通过分析干涉条纹的变化，可以测量物体表面的形变量。
三、实验仪器与设备1. 全息干涉仪；2. 激光器；3. 全息干板；4. 物体形变装置；5. 光学显微镜；6. 数据采集与分析软件。
四、实验步骤1. 全息干涉仪的调整与使用：按照说明书调整全息干涉仪，使参考光与物光垂直照射到全息干板上。
2. 实验样品的准备：将物体形变装置固定在实验台上，确保样品表面平整、干净。
3. 全息干板的曝光与显影：将全息干板置于全息干涉仪的光路中，调整曝光时间与显影时间，使干涉条纹清晰可见。
4. 实验数据的采集与分析：利用光学显微镜观察干涉条纹，使用数据采集与分析软件对干涉条纹进行采集、处理与分析。
5. 结果验证：将实验数据与理论值进行比较，验证全息干涉计量技术的可靠性。
五、实验结果与分析1. 实验数据采集实验过程中，采集了物体形变前后的干涉条纹图像，如图1所示。
图1 物体形变前后的干涉条纹图像2. 实验数据处理与分析利用数据采集与分析软件对干涉条纹进行采集、处理与分析，得到物体形变前后的形变量，如图2所示。
图2 物体形变前后的形变量由图2可以看出，物体形变后的形变量为0.05mm，与理论值相符。
3. 结果验证将实验数据与理论值进行比较，验证全息干涉计量技术的可靠性。
实验结果表明，全息干涉计量技术可以准确测量物体表面的微小形变，具有很高的精度和可靠性。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了全息干涉计量的原理和方法，了解了全息干涉仪器的操作技能；2. 学会了利用全息干涉计量技术进行微小形变测量，验证了该技术的可靠性；3. 提高了实验操作能力，培养了严谨的科学态度。
《全息干涉计量》课件 (2)
全息干涉计量的未来发展
1
全息干涉计量的未来应用领域
包括生物医学、纳米技术、光学信息处理等领域，为科学研究和工程应用提供更 多可能性。
2
全息干涉计量的技术发展趋势
例如高分辨率全息成像、多波长干涉测量和自适应干涉计量等技术的发展和应用。
结语
全息干涉计量的价值与意义
全息干涉计量作为一种高精度的测量方法，为科学 研究和工程制造提供准确的数据支持。
全息干涉计量的未来前景
随着技术的不断发展，全息干涉计量将在更多领域 展示出其巨大的潜力和应用价值。
3 全息干涉计量的应用领域
广泛应用于光学、材料科学、工程制造等领域，如薄膜厚度测量、表面形貌分析和零件 测量等。
全息干涉计量的设备
全息干涉计量的元件
涵盖激光器、分束器、半透反射镜、光刻胶等关键 元件，确保全息干涉计量的准确性。
全息干涉计量的成像设备
例如全息显微镜、白光全息照相机、全息显影机等 设备，用于记录和重现全息干涉图案。
全息干涉计量的测量方法
1
折射率的测量方法
利用全息干涉计量技术，通过测量光线在不同介质中的折射情况，确定物质的折 射率。
2
光波形的测量方法
通过记录光波的干涉图案，可以测量物体形状、表面轮廓以及薄膜的厚度等信息。
全息干涉计量在机械制造中的应用
全息干涉计量在零部件测量中的应用
通过全息干涉计量技术，可以精确测量并分析 机械零部件的尺寸、形状和表面质量。
全息干涉计量
欢迎来到《全息干涉计量》PPT课件！我们将一起探索全息干涉计量的基础原 理、设备、测量方法、应用领域以及发展趋势。
全息干涉计量基础
1 什么是全息干涉计量？
全息干涉计量是一种非常精确的测量方法，利用光波干涉的原理，可用于测量物体的形 状、薄膜的厚度和折射率等。
《全息干涉计量》课件
1 全息干涉计量技术的发展历程
从传统光学全息到数字全息，全息干涉计量 技术在算法、硬件和应用方面都有了较大的 发展。
2 全息干涉计量技术的未来发展趋势
随着新材料和新技术的涌现，全息干涉计量 技术将更加高效、高精度地应用于各个领域。
全息干涉计量的应用案例
1
工业制造
全息干涉计量广泛应用于工业制造中，
医学领域
2
如汽车零部件的尺寸测量和表面质量检 测等。
在医学领域中，全息干涉计量可用于眼
科手术辅助、皮肤病的诊断和治疗等。
3
科学研究
全息干涉计量在科学研究中有着广泛的 应用，如材料表面形貌分析和生物细胞 结构研究等。
全息干涉计量的发展趋势
全息干涉计量的基本原理
1 全息干涉计量的物理原理
基于光的干涉现象，通过将参考光波和物体 光波叠加，形成干涉条纹图案，进而实现对 物体形状和表面特征的测量。
2 全息干涉计量的实现过程
包括记录全息图像、重建全息图像和进行测 量分析三个步骤，通过激光或其他相干光源 的辅助实现。
全息干涉计量的主要技术
激光干涉计量 技术
利用激光的高亮度和 相干性，实现高精度 的干涉计量，广泛应 用于精密工艺和检测 中。
电子全息术
利用电子束辐射或电 子图像传感器记录全 息图像，可实现大尺 寸物体的全息干涉测 量。
光学全息术
通过光学元件记录和 重建全息图像，可实 现高分辨率的全息干 涉计量。
数字全息术
利用计算机数字处理 技术，将全息图像转 化为数字图像进行分 析和测量，提高了全 息干涉计量的灵活性 和精度。
全息干涉计量
全息干涉计量是一种基于全息干涉原理的测量技术，广泛应用于工业、医学 和科学等领域，通过记录光的干涉图像来获取物体的形状和表面特征。
全息干涉技术实验报告
全息干涉技术实验报告全息干涉技术实验报告概述：全息干涉技术是一种利用光的干涉原理来记录和再现物体三维信息的先进技术。
本实验旨在通过实际操作，深入了解全息干涉技术的原理、应用和局限性。
一、实验仪器和材料：1. 全息干涉实验装置：包括激光器、分束器、反射镜、全息板等。
2. 实验样品：选择适合的物体，如硬币、玻璃球等。
二、实验步骤：1. 搭建全息干涉实验装置：按照实验指导书上的示意图，将激光器、分束器、反射镜等组装起来。
2. 准备全息板：将全息板放置在适当的位置上，确保其与激光器的光线垂直。
3. 调整实验装置：通过调整反射镜的位置和角度，使得激光器的光线能够正确地照射到全息板上。
4. 拍摄全息图：将实验样品放置在全息板的一侧，打开激光器，让激光光束照射到样品上，然后将激光光束经过样品的散射光与参考光束进行干涉，形成全息图。
5. 处理全息图：将全息图进行显影、固定等处理，使其能够稳定地保存下来。
6. 再现全息图：将处理好的全息图放置在实验装置上，通过照射激光光束，将全息图中的三维信息再现出来。
三、实验结果与分析：通过实验，我们成功地制作了全息图，并且实现了对全息图中三维信息的再现。
在再现的过程中，我们发现全息图所呈现的物体具有立体感，可以从不同角度观察到物体的不同部分，这正是全息干涉技术的特点所在。
然而，全息干涉技术也存在一些局限性。
首先，全息图的制作过程相对复杂，需要精确的操作和调整，对实验人员的要求较高。
其次，全息图的再现需要较为强大的激光器，这对于实际应用来说可能会增加成本和难度。
此外，全息图的再现效果也会受到环境光的干扰，需要在较为理想的实验条件下进行。
四、应用前景：尽管全息干涉技术存在一些局限性，但其在科学研究、工程设计等领域具有广阔的应用前景。
例如，全息干涉技术可以用于三维成像、光学计算、光学存储等方面。
在医学领域，全息干涉技术可以应用于显微镜成像、医学诊断等方面。
此外，全息干涉技术还可以用于安全防伪、艺术创作等领域。
全息散斑干涉计量
式中，当 x ≤
1 1 ， rect( x ) = 1 ；当 x > ， rect( x ) = 0 ；而相应的光强自相关函数为 2 2 L∆x L∆y R I (∆x, ∆y ) =< I > 2 (1 + sinc 2 sinc 2 ) λZ λZ
[
]
n
（11.9a） (11.9b) (11.9c)
σ I (r ) = 2σ 2 (r )
就是说散射光场光强的均值与标准差相等。通常把标准差与均值之比称做散斑场的衬度， 即
c(r ) = σ I (r ) < I (r ) >
（11.9d）
衬度的倒数定义为散斑场的信噪比。显然，散斑场的衬度与信噪比都是单位值。 类似地还可以导出相位的概率密度函数为
R
< A R (r ) >=< A I (r ) >= 0
1 2 ∫Σ < I (r0 ) > h(r − r0 ) dr0 2 2 1 2 < A I (r ) >= ∫ < I (r0 ) > h(r − r0 ) dr0 2 Σ < A R (r ) >=
2
（11.6a） （11.6b） （11.6c） （11.6d）
2
无论对于自由空间传播产生的散斑场（所谓客观散斑场），还是对于成像过程产生的散斑 场（所谓主观散斑场），都可以导出光强的自相关函数[11-12]为
R I (Δ ,Δ ) =< I ( x, y ) > 2 1 + μΔ ,Δ ) x y ( x y 2 =< I ( x, y ) > 1 +
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2019/4/26
第一章 全息干涉计量
8
全息图的振幅透射率和衍射效率:
底片振幅透射率: 定义为用光照明底片时出射光波 复振幅与再现光波复振幅之比。
ψ0
ψ1
T 1 0
– 全息图衍射效率：定义为再现时＋1级出射光波光强与再现
光波光强之比。
2019/4/26
第一章 全息干涉计量
9
全息图的分类:
•原参考光再现：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R T 2tI 1 I2 R 2R 0 2 O 0 2 R R 0 2 O 0 e x p i0 e x p i R 0 2 O 0 e x p i2 r i0 e x p i2 r i
点点对应 二维光强分布
原
理
几何光学
像的维数
平面图像
全息成像
物光与参考光的干涉 花样
点面对应
复制物光波
干涉记录衍射再现
立体像
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第一章 全息干涉计量
7
3. 像的性质:
像的虚实与像差 ：
根据全息成像记录和再现条件的不同，再现像可能是虚 像，也可能是实像。
经光化学处理后的记录干板如精确复位，当用记录时的 参考光波照明它时在原物体的位置必得到一个再现虚像， 此虚像与原物大小一样，无像差。
5
特殊情况：
当 CR RT
tIR
R02 O02 R0expir
R02O0 expi0R02O0 expi2r 0
当 CRRT
tIR tIR0expir
R02 O02 R0expir
R02O0 expi20 r R02O0 expi0
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第一章 全息干涉计量
6
2.与传统成像的比较:
常规照相
记 录 信 息 物体的二维亮度分布
物体与记录底 片的对应
再现信息
参考 R R 0 光 (x ,y )e波 x ir(x p ,y ： )
记录：
HOR
IHHOROR
O02R02OROR
O02R02 O0R0exip0rO0R0exip0r
底片接受到的总能量为 EIt t为曝光时间。这样曝光的全息片， 若适当选择处理工艺经显影定形后，其振幅透过率T（输出光波 复振幅与输入光波复振幅之比） 为E 的线性函数。
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第一章 全息干涉计量
10
同轴与离轴全息
同轴与离轴全息成像是根据参考光与物光波是否基本上沿同方向传 播来区分的。同轴全息是由全息成像的发明者 D.Gabor 1948年建议的。 这种全息再现时沿观察方向可同时看到三个衍射花样相互干扰不易分 离。1960年E. N.Leith 和 Upatnieks 提出了离轴全息光路克服了上 述困难，只要适当选择参考光的离轴角，在一定的观察距离上总可以 把三个衍射级的衍射花样分开。
O O 0 (x ,y )e x p i (x ,y ) R R 0(x ,y)e x p ir(x ,y)
H1 O R
I1
H
1
H1
H2 O R
I2
H
2
H2
E(I1I2)t
TE
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第一章 全息干涉计量
14
1. 双曝光成像过程的定量分析
CT
tI C
C
R02 O02 C0 expic
R0C0O0 expi0 c r
R0C0O0 expir c 0
ψ
T C
可见,再现光波有三个分量
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第一章 全息干涉计量
•Photomechanics Lab.
第一章
全息干涉计量
Holographic Interferometry
§ 1.1 全息成像技术
成像过程（反射光路）
记录
再现
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第一章 全息干涉计量
2
成像过程（透射光路）
2019/4/26
第一章 全息干涉计量
3
定量分析：
物O 光 O 0 ( x ,y ) 波 ei x 0 ( x ,： p y ) 再现 C C 光 0 (x ,y )e波 x ic(x p ,y ： )
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第一章 全息干涉计量
11
不同类型的全息图的衍射效率 衍射效率定义为再 现时再现的＋１级衍射像（原始像）的光强与再现 光波总光强之比，其值如下表：
全息图类型 平 面 透 射 体 积 透 射 体 积 反 射
调制方式
振 幅
位 相
振 幅
位 相
振 幅
位 相
型型型型型型
衍射效率 (%)
6.3 33.9 3.7 100 7.2 100
振幅全息图和位相全息图:
T 的幅角为常数时(无位相调制)，全息图称为振幅全息图 T 的模为常数时(无强度调制)，全息图被称为位相全息图。
平面全息图和体积全息图：根据全息记录的物光波与参考光波干涉得到的
光栅的栅间距与记录干板乳胶层厚度的比值，全息图可分为平面全息图和体 积全息图。如果上述比值较大，干涉光栅可看作二维光栅，则称全息图为平 面全息图；反之干涉光栅是三维的，此时再现过程服从布拉格衍射定律，则 称全息图为体积全息图。
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第一章 全息干涉计量
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§1.2 双曝光全息干涉
双（二次）曝光法是全息干涉最基本的方法，它同时再 现变形前后的物光波，从它们相干后的干涉条纹分布得到 试件表面变形或内部折射率变化的信息。
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第一章 全息干涉计量
13
1. 双曝光成像过程的定量分析
记录：
O O 0 (x ,y )e x p i0 (x ,y )
TE 其中 0,0
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第一章 全息干涉计量
4
再现：
TtItOROR
t O 0 2R0 2O RO R 令 =-t O 0 2R0 2 O 0R0expi0rO 0R0expir0