全息摄影实验实验报告
全息照相实验报告_实验报告_

全息照相实验报告如何做全息照相实验?实验报告又是如何写?那么,下面请参考公文站小编给大家分享的全息照相实验报告,希望对大家有帮助。
全息照相实验报告【实验目的】1.了解全息照相的基本原理。
2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。
3.观察物象再现。
【实验仪器】防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。
【实验原理】全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。
普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部,得到的是二维平面像,像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。
而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加),借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布,即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。
此时,记录信息底片上得到的不是物体的像,而是细密的干涉条纹,就好像一个复杂无比的衍射光栅,必须经过适当的再照明,才能重建原来的无广播,从而再现物体的三维立体像。
由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息,因此,只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。
1.全息记录全息照相的光路图如下图所示:感光底板用激光光源照射物体,物体因漫反射发出物光波。
波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。
我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。
用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上,这个光波称为参考光波,它的振幅和相位也是空间坐标的函数,其复振幅和位相用R表示,草考光通常为平面或球面波。
这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。
叠加后的复振幅为O+R,如图从而底板上各点的发光强度分布为I=(O+R)(O*+R*)=OO*+RR*+OR*+O*R=IO+IR+OR*+O*R(式1)式子中,O*与R*分别是O和R的共轭量;I。
,IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。
全息摄影实验实验报告

全息摄影实验实验报告全息摄影实验实验报告摘要:本实验旨在通过全息摄影技术,将三维物体的信息以全息图的形式记录下来,并通过光的衍射原理进行重建。
实验结果表明,全息摄影技术具有较高的重建准确性和图像质量。
引言:全息摄影是一种记录并再现物体三维信息的技术。
与传统摄影不同,全息摄影利用光的干涉和衍射原理,记录下物体的全部信息,包括物体的形状、大小、颜色等。
全息摄影技术在科学研究、艺术创作等领域具有广泛的应用前景。
本实验将通过搭建全息摄影实验装置,探究全息摄影技术的原理和应用。
实验材料与方法:材料:激光器、全息板、物体样品、光源、照相机等。
方法:1. 搭建实验装置:将激光器、全息板、物体样品、光源和照相机依次放置在光学台上。
2. 调整光路:通过调整激光器的位置和方向,使激光光束垂直射向全息板。
3. 拍摄全息图:将物体样品放置在激光器和全息板之间,保证物体样品与全息板之间的距离适当。
4. 开启光源:将光源打开,照亮物体样品,使激光光束照射到物体上。
5. 拍摄全息图:通过照相机拍摄全息图,并保证照相机的位置稳定。
6. 显示全息图:将全息板放置在光源下,使光线通过全息板,观察全息图的重建效果。
实验结果与分析:经过实验操作,我们成功地拍摄到了全息图,并进行了重建。
在重建过程中,我们观察到了全息图的特点和效果。
全息图具有真实的三维效果,能够清晰地显示出物体的形状和细节。
与传统的二维图像相比,全息图更加真实、立体,给人一种身临其境的感觉。
全息摄影技术的原理是利用光的干涉和衍射现象。
当激光光束照射到物体上时,光线会被物体反射、散射和折射。
其中一部分光线经过全息板时,会发生干涉和衍射现象,形成干涉条纹。
全息板将这些干涉条纹记录下来,形成全息图。
当光线再次通过全息板时,根据光的衍射原理,干涉条纹会重新产生,从而实现全息图的重建。
全息摄影技术具有广泛的应用前景。
在科学研究领域,全息摄影可以用于记录和分析微小的物体结构,如细胞、分子等。
全息照相实验报告

一、实验目的1. 了解全息照相的基本原理及其应用领域。
2. 掌握全息照相的拍摄方法和实验技术。
3. 通过实验观察全息图的记录和再现过程,理解全息成像的原理。
4. 分析实验结果,探讨全息照相技术的优缺点及其在相关领域的应用前景。
二、实验仪器1. 防震光学平台2. 氦氖激光器3. 高频滤波器4. 扩束透镜(两个)5. 分束器6. 反射镜(两个)7. 全息型干版8. 显影液和定影液9. 暗房设备三、实验原理全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理进行三维成像的技术。
其基本原理如下:1. 全息记录:将物体发出的光波(物光波)与参考光波进行干涉,在感光材料(全息干版)上记录下干涉条纹,这些条纹称为全息图。
2. 全息再现:将全息图置于适当的照明条件下,通过衍射原理,使全息图中的干涉条纹重新产生干涉,从而再现物体的三维图像。
四、实验步骤1. 搭建实验装置:按照实验原理图搭建全息照相实验装置,包括光源、分束器、反射镜、扩束透镜、全息干版等。
2. 拍摄全息图:将物体放置于全息干版前,调整光源和反射镜的位置,使物光波和参考光波进行干涉。
使用相机拍摄干涉条纹,得到全息图。
3. 冲洗全息图:将拍摄得到的全息图放入显影液中浸泡,待显影完成后,取出放入定影液中定影。
4. 观察全息再现:将冲洗好的全息图放置于适当的位置,调整光源和反射镜的位置,观察全息再现的物体图像。
五、实验结果与分析1. 全息图的记录:通过实验,成功记录了物体的全息图,观察到的干涉条纹清晰可见。
2. 全息图的再现:调整光源和反射镜的位置后,成功再现了物体的三维图像,观察到的图像具有立体感和真实感。
六、实验总结1. 全息照相技术具有记录物体三维信息的能力,能够再现物体的立体图像,具有广泛的应用前景。
2. 全息照相实验操作较为复杂,需要精确控制实验装置和光源,才能获得高质量的全息图。
3. 全息照相技术在光学、医学、生物、材料等领域具有广泛的应用,如全息存储、全息显示、全息测量等。
全息再现实验报告

---全息照相实验报告一、实验目的1. 了解全息照相的基本原理,包括干涉和衍射原理。
2. 掌握全息照相的实验操作步骤,包括光路调节、曝光控制等。
3. 学习制作像面全息图,并观察再现像的特点。
4. 比较像面全息图与普通三维全息图的不同之处。
二、实验原理全息照相是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。
它通过将物体反射或散射光(物光)和参考光发生干涉,将来自物体的光波波阵面(物光波前)的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在感光的全息干板上。
在一定条件下,将所记录的全部信息完全再现出来,再现的物像是一个逼真的三维立体像。
三、实验仪器1. 全息实验台2. 激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 底片夹8. 被摄物体9. 全息干板10. 显影及定影器材11. 凸透镜全息照相四、实验步骤1. 调节光路:将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等按照全息照相实验的要求进行调节,确保光路正确。
2. 安装全息干板:将全息干板固定在载物台上,调整其位置和角度,使物光和参考光能够同时照射到干板上。
3. 曝光:控制曝光时间,使物光和参考光在干板上形成干涉条纹。
4. 显影和定影:将曝光后的全息干板放入显影液和定影液中进行处理,使干涉条纹固定在干板上。
5. 观察再现像:将处理好的全息干板放置在适当位置,用激光照射,观察再现像的特点。
五、实验结果与分析1. 成功制作了像面全息图,并观察到了再现像。
2. 比较了像面全息图与普通三维全息图的不同之处,发现像面全息图具有更加逼真的三维效果。
3. 分析了实验过程中可能出现的误差,并提出了改进措施。
六、结论通过本次实验,我们掌握了全息照相的基本原理和实验操作步骤,成功制作了像面全息图,并观察到了再现像。
实验结果表明,全息照相技术具有广阔的应用前景,可以用于光学信息存储、光学成像等领域。
---这份实验报告仅供参考,您可以根据实际情况进行修改和补充。
激光全息摄影实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解激光全息摄影的基本原理和过程。
2. 掌握激光全息摄影的实验操作步骤。
3. 学习全息图的制作与再现技术。
4. 分析实验结果,探讨影响全息摄影质量的因素。
二、实验原理全息摄影是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维图像的技术。
它通过记录物体反射或透射光波的振幅和相位信息,实现对物体三维形状的完整记录。
激光全息摄影实验主要包括以下步骤:1. 激光器发射激光束,分为两束:一束为参考光束,另一束为物光束。
2. 物光束照射到被摄物体上,反射光与参考光在感光胶片上发生干涉,形成干涉条纹。
3. 干涉条纹记录在感光胶片上,形成全息图。
4. 用激光照射全息图,再现出被摄物体的三维图像。
三、实验仪器与材料1. 激光器:半导体激光器2. 分束器:分束比为1:13. 反射镜:平面镜、球面镜4. 扩束镜:Fθ镜5. 全息干板:光敏胶片6. 显影液、定影液、清水7. 实验台、载物台、支架等四、实验步骤1. 将全息干板固定在支架上,确保其垂直于激光束。
2. 调整激光器,使激光束通过分束器分为两束,一束为参考光束,另一束为物光束。
3. 调整反射镜,使参考光束照射到被摄物体上,反射光与物光束发生干涉。
4. 将全息干板放置在干涉光场中,记录干涉条纹。
5. 暗室条件下,将全息干板显影、定影,得到全息图。
6. 用激光照射全息图,观察再现的三维图像。
五、实验结果与分析1. 实验过程中,通过调整激光器、反射镜和全息干板的位置,可以得到清晰的全息图。
2. 全息图上显示的干涉条纹密度和清晰度反映了实验操作的准确性。
3. 通过观察再现的三维图像,可以验证实验结果的正确性。
4. 影响全息摄影质量的因素包括:激光束的稳定性、全息干板的质量、实验操作技巧等。
六、实验总结本次实验成功完成了激光全息摄影的实验操作,掌握了全息摄影的基本原理和实验技术。
通过实验,我们了解到全息摄影在记录和再现物体三维形状方面的独特优势,为今后在相关领域的研究和应用奠定了基础。
全息实验报告单

实验名称:全息照相实验实验日期:____年__月__日实验地点:____实验室实验人员:____(姓名),____(学号),____(班级)指导教师:____(姓名)一、实验目的1. 了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。
2. 掌握全息照相的拍摄方法和实验技术。
3. 学习如何记录和再现物体的三维图像。
4. 分析全息图的成像质量,探讨影响全息图效果的因素。
二、实验原理全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体光波波前信息的照相技术。
其基本原理如下:1. 参考光束与物光束的干涉:实验中,使用激光器产生相干光束,通过分束镜分为两束,一束作为参考光束,另一束照射到被摄物体上,形成物光束。
2. 干涉条纹的形成:物光束与参考光束在空间中相遇,发生干涉,形成干涉条纹。
这些干涉条纹记录了物体的三维信息。
3. 全息图的记录:干涉条纹通过全息干板记录下来,形成全息图。
4. 全息图的再现:将全息图置于合适的位置,用参考光束照射,通过衍射现象,再现出物体的三维图像。
三、实验仪器1. 全息实验台2. 激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 被摄物体8. 全息干板9. 显影及定影器材10. 曝光定时器四、实验步骤1. 将全息实验台调整至合适的位置,确保激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等仪器安装正确。
2. 将被摄物体放置在载物台上,调整其位置,确保物体与激光束的垂直距离适中。
3. 打开激光器,调整分束镜、反射镜、扩束镜等仪器的位置,使参考光束和物光束相互干涉。
4. 将全息干板放置在记录位置,调整曝光时间,确保干涉条纹清晰可见。
5. 关闭激光器,取出全息干板,进行显影和定影处理。
6. 将处理好的全息图置于合适的位置,用参考光束照射,观察再现的三维图像。
五、实验结果与分析1. 全息图的成像质量较好,再现物体的三维图像清晰可见。
2. 通过调整实验参数,如参考光束与物光束的夹角、全息干板的位置等,可以观察到不同效果的全息图。
全息技术开放实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景全息技术是一种利用光的干涉和衍射原理来记录和再现物体光波波前信息的技术。
它通过将物体反射或散射的光(物光)和参考光发生干涉,将物体的光波波阵面的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在感光的全息干板上,从而保留了光波的全部信息。
在一定条件下,再现的物像是一个逼真的三维立体像。
全息技术自20世纪以来得到了迅速发展,并在科学研究、工业生产、文化艺术等领域得到了广泛应用。
二、实验目的1. 理解全息技术的原理,掌握全息图的制作过程。
2. 掌握全息实验的基本操作,包括激光器的使用、分束镜的调节、全息干板的曝光和显影等。
3. 通过实验观察全息图的再现效果,分析全息技术在实际应用中的优势和局限性。
三、实验原理全息照相的原理主要包括以下两个方面:1. 干涉原理:全息照相通过将物体反射或散射的光(物光)和参考光发生干涉,将物体的光波波阵面的振幅和相位信息记录在感光的全息干板上。
干涉条纹的形成是物光和参考光相互叠加的结果,其形状、疏密和强度反映了物体的光波信息。
2. 衍射原理:当全息图被一定波长的光照射时,物光波阵面信息被重新激活,形成衍射光波,从而再现出物体的三维立体像。
四、实验仪器与材料1. 实验仪器:全息实验台、半导体激光器、分束镜、反射镜、扩束镜、载物台、底片夹、被摄物体、全息干板、曝光定时器、显影及定影器材等。
2. 实验材料:全息干板、显影剂、定影剂、水、白光光源等。
五、实验步骤1. 搭建全息实验装置:将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等光学元件按实验要求安装好,调整光路,确保激光束能够照射到被摄物体和全息干板上。
2. 拍摄全息图:将被摄物体放置在载物台上,调整其位置,使物光和参考光能够充分干涉。
使用曝光定时器控制曝光时间,使全息干板感光。
3. 显影和定影:将曝光后的全息干板放入显影剂中显影,使干涉条纹显现出来。
随后将干板放入定影剂中定影,防止干涉条纹的模糊。
4. 观察再现效果:使用白光光源照射全息图,观察再现出的三维立体像,分析其效果。
大学全息摄影实验报告

一、实验名称全息摄影实验二、实验目的1. 了解全息摄影的基本原理及其特点。
2. 学习全息摄影的拍摄方法和实验技术。
3. 了解全息摄影再现物像的性质、观察方法。
三、实验时间2023年10月27日四、实验地点物理与光电工程学院实验室五、实验仪器1. 全息摄影系统2. 全息干版3. 激光器4. 全息图底片5. 物体模型6. 记录仪7. 照相机六、实验原理全息摄影是一种利用光的干涉和衍射原理进行成像的摄影技术。
它将物体光波波前记录在感光材料(全息干版)上,形成全息图。
当用激光照射全息图时,由于衍射原理,全息图上的干涉条纹会重新激发出物体光波的波前,形成与原物体完全相同的三维像。
七、实验步骤1. 将全息干版固定在支架上,确保其平整。
2. 将物体模型放置在激光器前,调整激光器角度,使激光垂直照射物体模型。
3. 打开激光器,观察物体模型在激光照射下的反射光。
4. 将全息干版放在物体模型与激光器之间,调整距离,使激光在干版上形成干涉条纹。
5. 记录干涉条纹的形状和间距。
6. 关闭激光器,将干版放入显影液中,显影。
7. 显影完成后,将干版取出,进行定影处理。
8. 使用照相机拍摄全息图,记录全息图。
9. 将全息图放入激光器后,观察再现的三维像。
八、实验结果与分析1. 干版上形成的干涉条纹清晰,间距均匀,符合全息摄影的要求。
2. 显影和定影过程中,干版上的干涉条纹没有明显变形,表明实验操作规范。
3. 拍摄的全息图清晰,再现的三维像与物体模型基本一致。
4. 在观察再现的三维像时,发现图像存在一定的畸变,可能是由于拍摄距离和角度的影响。
九、实验心得1. 全息摄影实验让我对全息摄影的基本原理有了更深入的了解。
2. 在实验过程中,我掌握了全息摄影的拍摄方法和实验技术。
3. 通过实验,我认识到全息摄影在光学、物理等领域具有广泛的应用前景。
4. 在实验过程中,我注意到了一些细节问题,如激光器角度的调整、干版与物体模型的距离等,这些对实验结果有重要影响。
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全息摄影实验实验报告全息照相实验实验报告物理与光电工程学院光电信息技术实验报告姓名:张皓景学号:20111359069班级:光信息科学与技术专业2011级2班实验名称:全息照相实验任课教师:裴世鑫一、实验目的1(了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。
2(学习全息照相的拍摄方法和实验技术。
3(了解全息照相再现物像的性质、观察方法。
二、实验仪器三、实验装置示意图45底片图1 全息照相光路四、实验原理全息照相是一种二步成像的照相技术。
第一步采用相干光照明,利用干涉原理,把物体在感光材料(全息干版)处的光波波前纪录下来,称为全息图。
第二步利用衍射原理,按一定条件用光照射全息图,原先被纪录的物体光波的波前,就会重新激活出来在全息图后继续传播,就像原物仍在原位发出的一样。
需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体,而是与原物完全相同的一个三维像。
1(全息照相的纪录——光的干涉由光的波动理论知道,光波是电磁波。
一列单色波可表示为:x?Acos(?t???2?r?) (1)式中,A 为振幅,ω 为圆频率,λ 为波长,φ 为波源的初相位。
一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加:x??Acos(?it??i?i?1n2?ri?i) (2)因此,任何一定频率的光波都包含着振幅(A)和位相(ωt+φ-2πr/λ)两大信息。
全息照相的一种实验装置的光路如图(1)所示。
激光器射出的激光束通过分光板分成两束,一束经透镜扩束后照射到被摄物体上,再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上,这部分光叫物光。
另一束经反射镜改变光路,再由透镜扩大后直接投射到全息干版上,这部分光称为参考光。
由于激光是相干光,物光和参考光在全息底片上叠加,形成干涉条纹。
因为从被摄物体上各点反射出来的物光,在振幅上和相位上都不相同,所以底片上各处的干涉条纹也不相同。
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,经显影、定影等处理后,就得到一张全息照片。
这种全息照片和普通照片截然不同,一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。
由于干涉条纹密度很高,所以要求记录介质有较高的分辨率,通常达1000 条线,毫米以上,故不能用普通照相底片拍摄全息图。
2(全息照相的再现——光的衍射由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象,而是复杂的干涉条纹,因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅,物象再现的过程实际是光的衍射现象。
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。
这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。
如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中,用参考光波照射全息片时,经过底片衍射后有三部分光波射出。
0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。
+1 级衍射光——它是发散光,将形成一个虚像。
如果此光波被观察者的眼睛接收,就等于接收了原被摄物发出的光波,因而能看到原物体的再现像。
-1级衍射光——它是会聚光,将在与原物点对称的位置上形成物体的再现虚像的共轭实像。
3(全息照相原理的数学描述下面对全息照相原理作一简单的数学描述。
设全息底片所在平面为xy 平面,物光在底片上的振动表达式为图2E0(x,y)?A0(x,y)cos[?t??0(x,y)] (3)参考光为ER(x,y)?AR(x,y)cos[?t??R(x,y)] (4)为方便起见,采用复数形式表示,写成E0(x,y)?A0(x,y)ei?0(x,y)ei?t ER(x,y)?AR(x,y)ei?R(x,y)ei?t对于相干波的叠加,真正起作用的是振幅和相位,常用复振幅来表示,即省去时间相位因子eiωt,剩下的部分既含振幅,又含随空间变化的相位,把它称为复振幅。
于是,在底片上任一点物光和参考光复振幅分别为O(x,y)?A0(x,y)ei?0(x,y)(5) R(x,y)?AR(x,y)ei?R(x,y) (6)相干叠加后的合成光场为H(x,y)?R(x,y)?O(x,y) (7)干涉条纹的光强为I?HH??[O?R][O??R?](8)式中为H为H的共轭复数。
为使关系式简洁,各量中的x,y 均省略。
将上式展开得?22I?A0?AR?A0ARei(?0??R)?A0ARe?i(?0??R)经简化后上式可简写为22I?A0?AR?2A0ARcos(?0??R)(9)这正是干涉条纹光强的表达式。
上式表明,光强I(x,y)包含了物光波的全部信息(振幅和相位)。
采用适当的两光波强度比,感光底片经曝光并进行线性冲洗后,就得到一张全息照片。
假定用照明光R′(x,y)照射全息图,设再现光在全息图上的复振幅为R?(x,y)?AR?(x,y)ei?R?(x,y)如把全息照片看作衍射屏,则透过全息照片后衍射波的复振幅为U(x,y)?R?(x,y)t(x,y) (10)式中t(x,y)为全息照片的复振幅透射率,对于经线性处理的全息照片,复振幅透射率与曝光时的光强成线性关系,即t(x,y)?t0??I(x,y)(11)于是,透过全息照片后衍射波的复振幅U(x,y)?R?(x,y)[t0??I(x,y)]将I(x,y)值代入得U?U0?U?1?U?1(12)式中第一项U0 除了系数(t0+βAo2+βAR2)外,与再现光相同,为零级衍射波,代表照明光的透射波,形成一个背景象,从物光重现的角度来看,可以不予考虑。
第二项U+1 为+1 级衍射波,当再现光和参考光完全相同时,即AR′=AR=AR,φR′=φR,则+1 级衍射波在全息照片上的复振幅为 U?1??R?R?O??AR?ARe i(?R???R)O??A2O与原物光只差一个常数因子,实现了原物光的再现。
观察者将在原物体所在位置上看到逼真的立体虚像,在不同的角度看到物体不同的侧面。
第三项U-1 为-1 级衍射波,当再现光是参考光时,则-1 级衍射波在全息照片上的复振幅为U?1??R?R?O??AR?ARei(?R???R)O??A2ei2R?O?与原物光的共轭波O,(x,y)除相差一个常数因子外,还多一个位相因子ei2φR,表示衍射波会聚于以全息照片为对称面的原物体的对称位置上,观察者将在此位置上看到一个实像,在实像中的那些细节与虚像是相反的。
篇二:物理实验-全息照相-实验报告物理实验报告班级__信工C班___组别______D______姓名____李铃______学号_1111000048_日期___2013.3.6___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】全息摄影采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片。
两束光在感光片上叠加产生干涉,感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。
所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息。
人眼直接去看这种感光的底片,只能看到像指纹一样的干涉条纹,但如果用激光去照射它,人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。
全息图种类很多,有菲涅耳图、夫琅和费图、傅立叶变换全息图、彩虹全息图、像全息图、体积全息图等。
不管哪种全息图都要分成两步来完成,即用干涉法记录光波全息图,称波前记录;用衍射原理使原光波波前再现,称波前再现。
1.全息照相的过程物体发出的包含振幅和位相信息的光可以用下式表示:其中:信息,而位相信息为振幅,为位相。
普通摄影只能记录物体光波的振幅全部丢失,因此照片没有立体感。
数学表达式为:实际上没有任何一种感光材料可以直接记录光波的位相,在全息摄影中我们利用光的干涉原理来记录光波的振幅和位相信息。
如右图所示,激光器L发出的激光由分束镜BS将光线一分为二,透射光线经反射镜M2反射再经过扩束后照射在被摄物体上,这束光线称为物光(O光);反射光线经反射镜M1反射再经过扩束后直接照射在感光材料上,因而称为参考光(R光);两束光线在P处相干并形成干涉条纹,这些条纹记录了物光的所有振幅和位相信息。
数学表达式如下:物光为:参考光为:两光相干后总光强为:两光相干后总光强的表达式说明全息图中包念着物光的振幅和位相信息,它们全部被记录在感光材料上,并以干涉条纹的形式表现出来。
感光材料(全息干板或胶片)经过曝光、显影和定影后,即可得到一张菲涅耳全息图。
2.全息相片的再现过程:将制作好的全息图放回原处,遮挡住物光(则透过这张全息图的光强为:)并取走被摄物体,用原参考光照明,上式中的第二项与原物光光波只相差一个系数R,这说明通过全息图的出射光包含原物光的全部信息。
所以我们透过全息图可以看到在原来放置物体的地方有物体的虚像,就像物体没有被取走一样。
如右图所示。
物体的虚像具有明显的视差效应,当人们通过全息图观察物体的虚像时,就像通过一个“窗口”观察真实物体一样,具有强烈的三维立体感。
当人眼在全息图前面左右移动或上下移动时,我们可以看到物体的不同部位。
即使全息干板破损、变小,但原物光的信息还保存在干涉条纹之中,所以我们通过参考光的照射同样可以看到物体的虚像,只是大小发生了变化。
【实验内容】(1)在全息干板支架上固定白屏或毛玻璃,调节扩束镜C1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C2使参考光均匀地照射在整个白屏上。
这时物光和参考光在白屏上完全重叠。
(2)完全挡住光源。
拿掉全息干板支架上的白屏,换上全息干板,并将药膜面(手感发涩)朝着光的方向安装在全息干板支架上。
稳定1 ~ 2min后开始曝光,曝光60秒。
(3)将曝光后的全息干板在暗室内进行常规的显影、停显、定影、水洗、干燥等处理,即可得到一张漫反射的三维全息图。
(4)将冲洗好的全息图放回到干板支架上,拿去被摄物体,挡住物光,用原参考光照明全息图,在其后面观察重现的虚像。
我们可以看到在原来放置被摄物体的地方有一虚像,人眼上下左右缓慢地移动,可以看到物体的各个部位。
将全息图挡去一部分,观察虚像有何变化。
注意事项:曝光时注意不要碰台面;不要坐着进行实验,以免眼睛灼伤。
【原始数据】【数据处理】【实验数据分析】【思考题】1. 普通照相与全息照相的区别是什么,答:普通的照相利用透镜成像原理,在感光胶片/器件上记录反映被摄物体表面光强变化的表面像,从照片中看到的拍摄物是平面的。