全息照相实验报告

实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：全息照相实验室二、实验项目名称：全息照相实验3、实验学时：四、实验原理：普通照相是把物体通过照相物镜成像于照相底片上，每个物点转换成一个对应的像点。并将被摄物体在某个瞬时漫射的光波（物光波）所反映的物体的亮度分布成像于底片上，底片记录的是与物光波振幅的平方成比例的强度分布，它丢失了物光波的相位信息，所以普通照片上的物像没有立体感。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。（一）透射式全息照相1.物光波波前的记录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。一种常用的静物全息记录光路如图所示。激光束经分束镜分为两束光，一束经全反射镜反射并扩束后，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与扩束镜扩束后，直接均匀地照明干板，这束光不带物的信息，称为参考光。两光波在干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干板上。经暗房操作处理后，成为可永久保存并随时重现光波波前的全息照片。拍摄全息照片的典型光路设在干板面上，物光波为式中，和分别 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 示振幅和与空间相关的相位；为光波的角频率；t为时间。参考光波为式中，和分别代表参考光波的振幅和与空间相关的相位。两光波在干板面上相干叠加，合成光的强度分布为由式可见，强度分布不随时间变化，所有的项只与空间有关，其中前两项分别为参考光和物光被记录的强度；第三项代表两光波之间的干涉，产生干涉条纹。条纹的可见度且由两光波的振幅确定。若为常量，则它只随物光波的振幅变化。干涉条纹的形态由相位差确定。参考光波的作用正好将物光波前的相位分布转换成了强度分布。2.物光波波前重现——全息图的衍射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。当观察者改变观察方向时，景像的配景改变，视差效应是很明显的。当观察点由景物中的较近物体改变到较远物体时，观察者必须让眼睛重新调整。如果全息图的记录和再现都用同一单色光源完成，那么，就会不存在原物体与再现像的任何视觉 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 所能够辨认的差别。观察再现像的一种光路如图所示。当用原参考光照明再现全息图时，通过全息图后的光场分布为式中，第一项为零级衍射光，代表与再现光波相同的透射光波场；第二项，其中为常量，E2与原始物光波相同，观察者截取此光波将观察到一个宛如原物的虚像，它是+1级衍射光；第三项为-l级衍射光，为物光的共轭光波，观察到的是一个空间倒置的原物体的实像，此实像还受到再现光波R的位置调制，产生相位畸变。全息图的再现如果用原参考光波的共轭光波（即与参考光波波前相同反向传播的光波）照明再现全息图时，全息图片后面的光场分布为式中，为有相位畸变的虚像；为物光波的共轭光波，显然是一个无畸变的实像。（二）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。理论指出，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，如图所示。我们得到条纹的空间频率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。我们有平均间距与夹角的关系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条/毫米。而普通照相胶片的分辨率极低，仅50~100条/毫米。因而记录全息图应采用专门的全息干板。全息干板的暗室处理方法与普通感光胶片的处理方法相似。其程序为显影——水洗——停显——定影——水洗——漂白——水洗——干燥。5、实验目的：1、了解全息照相的基本原理和主要特点；2、学习由全息图再现物像的原理；3、学习并掌握全息照相的基本实验技术和技巧。六、实验内容：1、拍摄制作静物的全息照片；2、观察全息图片的再现物象。7、实验器材（设备、元器件）：He-Ne激光器（1—3mW），全息平台及其光学附件【分束板，全反射镜（2个），扩束镜（2个），有关光学元件调整架】，电磁快门，搪瓷盘，全息干板，洗相设备(显影、定影及漂白药水)，安全灯。8、实验步骤及操作：1．光路调节光路调节是本实验的重要内容，也是拍好全息图的关键。首先了解各仪器的结构与功能，熟练掌握其使用与调节方法。并在干板架上插入白屏（用以接收光），然后按图4在全息平台上布置光路。光路调节要点：（1）激光器发出的光线及经过全反镜（totalmirror）、分束镜反射后的光线构成的平面应与平台平面平行。具体作法是，在光具座上插入带有十字刻线的白屏（也可利用扩束镜的通光小孔），首先调节激光器的俯仰，使十字屏在平台上移动到不同位置时，细激光束始终照在十字中心，说明激光器出射的细光束与平台平行（这一步实验室已经调节好）。然后，按图布置各元件（先不要放置扩束镜，且各元件合理分布在平台的较大范围，不要挤在一块。分束镜反射的光作为参考光，其透射光（transmissionlight）作物光）。调节分束镜、反射镜的高低、俯仰，使它们反射的细激光束均照在白屏的十字中心，这样，细激光束构成的平面与全息平台平行。调节物体的高低，使细激光束照在物的中心。（2）参考光与物光中心线的夹角(约为20ο～30ο左右。物离干板在10～20cm为宜，太远则物光太弱。M1反射的细激光束尽量照在物的正面，且尽量使干板平面正对物的正面（如同一般照相时，灯光从人的正前方照射，照相机也在人的正面拍摄一样）。（3）为了保证物光和参考光相干，用分束镜将一束光分为两束光，它们经过不同的路径在干板平面相遇干涉，但必须保证物光光程与参考光光程相等。物光与参考光的起点是分束镜，终点是干板平面。实验中用线绳测量判断两束光的光程是否相等。（4）细激光束直射在物中心和白屏中心，最后加入扩束镜，L1扩束的光把物均匀照亮，L2扩束的光把白屏均匀照亮。然后去掉白屏，眼睛处于干板位置的后方观察，微微转动物（不可移动，否则改变光程）使看到的物形象最好，且反射的光最强。（5）物光与参考光光强之比满足要求。具体做法是，关掉照明灯和电磁快门，在干板架上插好光电池，打开灵敏电流计，调节零点；再打开电磁快门，挡住物光测量参考光照射时灵敏电流计偏转的格数；然后挡住参考光测量物光照射时灵敏电流计偏转的格数，格数之比即为光强之比。如果不满足要求，可以调节L1到物或L2到干板的距离，再次测量。（注意：测量时不要碰任何元件，防止光路变化；测量完毕，把电流计旋置短路。）注意：光路调节中严禁用手触摸所有的光学元件表面，也不允许用擦镜纸、干棉花、手帕擦拭。发现有污垢或灰尘，请教师处理。本实验所用分束镜透过率为70%左右，故选用透过光作为物光源，针对实际情况，可先调节物光。在调节激光器、分束镜、反射镜的高低、俯仰，使它们出射、反射的细激光束均照在白屏的十字中心的基础上，按图4放置分束镜S、全反镜M1、被拍物及白屏。调节M1反射角度以及物的高低，使反射的点光束射在物体中部，旋转放置物体的底座或白屏的角度，使白屏接收到的被物体反射的光斑最强且在白屏中部，然后在M1及物体之间加入扩束镜L1，以将M1反射的点光束扩束并正好照亮整个物体，此时沿着被物体反射的光线方向在白屏中应看到清晰的物体轮廓像，至此物光调节完毕。然后按照物光、参考光等光程、夹角合适的要求，调整分束镜S的反射角度以及全反镜M2的位置与反射角度，使参考光入射到白屏中部，再加扩束镜L2将点光束扩束合适。2．干板曝光一切准备工作就绪后，关掉电磁快门，在全暗或极暗绿灯下放置干板，乳胶面朝着物体（用干净的手指拿着干板的棱边，用手指在干板一角的两面轻轻一摸，粗糙者即为乳胶面）。曝光时间与光强大小、显影温度有关，视具体情况而定。注意：一切准备就绪后，稳定几秒钟再打开电磁快门曝光；在曝光过程中严防震动，身体不要接触平台，不能说话和来回走动。3．干板的冲洗曝光后的干板在暗室冲洗，按显影－水洗－定影－水洗－晾干的程序处理。显影时间由实验室提供，显影过程中可在暗绿光下观察，防止显影不足和过度。显影时须注意：干板不能长时间置于绿灯下，以防干板二次曝光，影响衍射光的透过率。注意：显影时干板不能长时间置于绿灯下，以防干板二次曝光，影响衍射光的透过率；显影液和定影液不要搞混；干板的乳胶面朝上；不要用手摸乳胶面，防止脱落；水洗后自然晾干；保持暗室的卫生整洁。干板的冲洗详细操作流程是分别在暗室的操作台1和2上完成。操作台1（暗室进门左前方靠窗户处）：极暗绿灯辅助照明(绿光灯朝向墙壁).显影(1分钟)水洗定影（3分钟）操作台2（暗室进门右侧）：漂白（黑色消失，观察到玻璃透明即可）水洗冷风吹干4．全息图再现虚像观察：将晾干的全息图放回原位置，用原参考光照射，去掉物，在全息图的后方观察，即可看到位置、大小与原物一模一样的清晰逼真的三维立体像。（1）改变参考光到物的距离，可以使再现像放大或缩小，此时，再现像的清晰程度有所改变。（2）挡掉全息图的一部分，仍然可看到完整的物体像。实像观察：去掉扩束镜，用细激光束照射（增大再现光的强度），在全息图的另一边用白屏可以接收到共轭实像。9、实验数据及结果分析：本实验无数据记录及处理，对实验结果的分析如下：1.全息照相是否成功？为什么？有哪几条成功的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ？本实验比较成功，经过拍摄和冲洗后的感光干板可以再现出三维虚像和实像。成功的经验如下：首先，调节光路时注意把握物光和参考光的光程差尽量小、夹角介于30度至50度之间、光强比例较接近（在实验室条件下通常参考光要强些）；其次，感光干板注意避光保存，尤其是其他同学拍摄时注意保护自己的干板；第三，拍摄过程中要保持安静；第四，冲洗时注意把握显影和定影的时间。实验虽然获得了成功，但是再现像的效果不佳，原因可能有两个，一是物光较弱，应该适当增加曝光时间，二是拍摄过程中环境不够安静。2.分析全息照相与普通照相的异同。普通照相时底片记录的是由被拍摄物体发射或者反射的光的振幅，因而只能获得被拍摄物体的平面图像。而全息照相时感光干板还记录了相位信息，所以可以获得被拍摄物体的三维图像。10、实验结论：了解了全息照相的基本原理和主要特点，并学习了由全息图再现物象的原理，基本掌握了全息照相的实验技术和技巧。十一、总结及 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 ：该实验的光路比较复杂，各个器件的摆放都要满足要求，而且拍摄和冲洗过程均在暗室中完成，是有一定难度的光学实验，同学们的成功率不太高。调节光路时一定要认真、耐心，反复确认物光和参考光应满足的三个条件，不能凭感觉差不多就行。三人合作完成实验，要注意相互配合，还要注意保护光学元件，轻拿轻放，不要用手触摸元件的光学表面。十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：三人合作实验时，一旦前面的同学在取放干板时破坏了光路，后面的同学都会拍摄失败，希望能够扩充实验台套数，尽量减少合作的情况，这样也可以更充分地锻炼动手能力。很多光学器件应该更换了，尤其是扩束镜，扩束后的光质量比较差，为了增强物光，不得不牺牲光照范围，导致无法拍摄出完整的物体。能否更换一批被拍摄物体，选择反光更好、立体感更强的物体。冲洗时定影需要3分钟，可否放置一个定时器，3分钟后自动提醒定影时间到，避免因为定影时间不足导致失败。虽然实验成功了，但是再现像必须在激光下才能观察到，希望能够拍摄白光下可再现的全息像。报告评分：指导教师签字：_1537943016.unknown_1537943024.unknown_1537943028.unknown_1537943030.unknown_1537943032.unknown_1537943034.unknown_1537943035.unknown_1537943033.unknown_1537943031.unknown_1537943029.unknown_1537943026.unknown_1537943027.unknown_1537943025.unknown_1537943020.unknown_1537943022.unknown_1537943023.unknown_1537943021.unknown_1537943018.unknown_1537943019.unknown_1537943017.unknown_1537943008.unknown_1537943012.unknown_1537943014.unknown_1537943015.unknown_1537943013.unknown_1537943010.unknown_1537943011.unknown_1537943009.unknown_1537943004.unknown_1537943006.unknown_1537943007.unknown_1537943005.unknown_1537943002.unknown_1537943003.unknown_1537943001.docHe-Ne激光器遮光屏=632.8nm分束板物光θ被摄物参考光感光板扩束镜反射镜反射镜θd�EMBEDEquation.3���_1375608316.unknown