全息照相实验的探讨

第 22卷 第 2期 2009年 o6月出版 大 学 物 理 实 验 PHYSICAL EXPERIMENT OF COU正GE V0】．22 N0。2 Jun． 2009 文章编号：1007—2934(2009)02—0005—03 全息照相实验的探讨 樊振军 张 自力 冯 娟 蒋 芸 (中国地质大学，北京 ，100192) 摘 要 本文简要介绍了全息照相的基本原理， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了影响激光全息照相实验的诸因 素，并对这些因素进行了深入的探讨。实验中采用有良好散射性能的硬币为被拍摄对 象，以RSP—I型红敏光致聚合物全息干板为记录介质，使得学生实验成功率大大提高， 取得非常好的实验教学效果。 关键词 全息照相 ；参考光；物光；衍射再现；光程差 中圈分类号：o4—34 文献标识码：A 全息照相虽然也是一种照相过程，但在概念上同普通照相根本不同。全息照相记录 的不是物光的强度分布，而是干涉条纹。干涉条纹的可见度反映了物光波的振幅，干涉条 纹的疏密和取向则由物光波的波长和相位决定。物体上每个点发出的光波记录在整个底 片上，换言之，底片上的每个点都记录了所有物点发出的光波。这样用干涉法把物光波场 的“全部信息”都记录下来所获得的照片，称为全息照片或全息图。由全息图可以再现物 光波，从而形成与原物体逼真的三维像。这个物光波的完整记录与再现的过程，便称为全 息术或全息照相。 1 全息照相的基本原理 1．1 全息图的拍摄 ’ 物光波波前信息包括它的振幅和相位，而现有的记录介质只对光的强度即振幅的平 方产生响应。因此，在波前记录时必须把相位信息转换为强度信息。为此，人们借助于参 考光与物光的干涉来实现上述转换。显然，参考光和物光应具有很好的相干性，而且记录 物光波波前的光路需按一定的规则布置，以保证获得更佳的干涉效果。 1．2 物光波波前重现——全息图的再现 用原参考光束照明全息图片，就可得到清晰的物体的像，这个过程称为全息图的再现 或物光波前重现。在再现过程中，全息图将再现光衍射而产生 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征原物光波波前特性的 所有光学现象。即使原来的物体已经拿走，它仍可以形成原来物体的像。如果再现波前 被一观察者的眼睛截取，则其效果与观察原物一样，能看到原物体的真实的三维像。 收稿日期：2008—12—26 — 5 ～ 2 实验中所用光路图的说明 实验所用全息记录光路如图 1所示，激光束经扩束镜扩束后，均匀照明被摄物，再经 被摄物漫反射，带有了被摄物的信息，照射在记录介质——干板上，这束光称为物光；另一 光束经全反射镜反射后，直接均匀地照明干板，这束光不带物的信息，称为参考光。两光 波在于板上相遇产生相干叠加形成干涉图样，使感光物质感光记录在于板上。 圈 1 全患照相光路示意图 反 M 功o 3 影响全息照相效果的因素 全息拍摄是在全息干板上记录物光与参考光在其上的干涉条纹，为了照出合乎要求 的全息图，对拍摄系统有一定的要求。 3．1 要求全息拍摄的光学系统具有很高的机械稳定性 在全息干板上的干涉条纹可达 1000条／毫米，曝光期间干涉条纹相对于干板的位移 若大于 1／2条纹间距时，拍摄完全失效，所以拍摄用的所有光学元件必须牢固地用磁铁吸 在具有防震性能的平台上，曝光时不要走动，不要大声说话，不要碰防震台。 3．2 采用 良好的相于光源 全息拍摄是干涉记录，光源的相干性直接影响物光和参考光的干涉效果，所以，全息 拍摄要用好的相干光源，目前一般用 He—Ne激光器产生的红光作光源。 3．3 合理的光路 布置合理的光路也是获得优质全息图的关键，因此，在排光路时要注意： 3．3 1 受光源的相干长度限制，光路中应尽量减小物光和参考光的光程差，将光程差控 制在光源的相干长度之内，最好是等光程拍摄。 3．3．2 物光和参考光投射到干板上的夹角 0要适当，一般取 3O。～45。为宜。这是因为干 板上条纹的间距可表示为 =一 _，如果 0小， 就大，这样拍成的全息图再现时，由 2sin(号J 于衍射角 9与条纹间距 的关系为一Asinq9= ， 大则衍射角 小，各级衍射光分的不 开，观察时不方便。若 日太大， 就很小，干板的分辨率可能达不到。所以，在注意干板分 一 6 ～ 辨率的同时，又要兼顾 ±1级衍射角大一些，夹角 要适当。 3．3．3 物光 ，参考光的光强要合适 ，曝光时 ，光强越大，后需曝光时间就越小 ，拍摄时受外 界干扰的几率就越小，所以调节光路时，应尽量使物光和参考光都调到最强。 3．3．4 为减少干扰，光路中尽量减少光学元件。 4 全息记录介质 记录全息图的介质应该是性能良好的感光材料。主要性能指标是分辨率、灵敏度和 感光敏感波长。全息记录介质要求具有较高的分辨率。全息干涉条纹的平均间距 △取 决于物光波和参考光波的平均夹角 0，即： 一 2sin南 q I÷I 条纹的空间频率，r／定义为条纹平均间距 △的倒数，用于表示记录介质记录这样的条 纹所需要的最小分辨率，即每毫米长度上能记录的干涉条纹数，由(1)式我们有 ： (2)A 7 一 —■ — tz 一 般全息图的干涉条纹间距很小，故要求记录介质的分辨率 r／>1000条／毫米，而普 通照相胶片的分辨率极低，仅 500—1000条／毫米。因而记录全息图应采用专门的全息干 板。本实验中所用的 RsP—I型红敏光致聚合物全息干板是一种位相型记录介质，它对红 光敏感，对蓝、绿光不太敏感，日光灯发出的荧光光谱中红光成分很小。所以，RsP’I型 红敏光致聚合物全息干板可以在 日光灯下或白昼光下进行明室操作。 参 考 文 献 [1] 刘成林 ．全息照相实验．河北理工学院学报 ，2003 [2] 李文清、杨砚儒、刘瑞安．全息照相实验异常现象分析与处理 ．实验技术与管理，2006 [3] 秦 颖、李 琦 ．全息照相实验的技巧．大学物理实验，2004 [4] 葛大勇．开展光学全息照相实验的必要性 ．技术物理教学，2008 [5] 陈炳文 ．全息照相实验的抗振研究 ．重庆职业技术学院学报，2007 THE STUDY ON THE HoLoGRAPHY EXP]团R】 n iTS Fan Zhenjun Zhang Zili Feng Juan Jiang'fun (China University of Geosciences，Beijing，loo192) Abstract：We introduce the basic principles of holography，and analyze in detail the f~etors of laser holography experi· merit．In the experiment，we take coins which have go0d scattering properties for subjects，and take RSP—I—type red — sensitive photopolymer holographic recording media f0r the dry plate．So students greatly improve the Success rate of experimental~ atly and experimental teaching has very good results． Key words：holography；reference light；object light；di~action reproduction；optical path difference 一 7 一