全息照相实验报告（可编辑）

全息照相实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 （可编辑） 全息照相实验报告 全息照相实验 【目的要求】 了解全息照相 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和再现的基本原理; 掌握漫反射全息照片的摄制方法及加深对全息照片特点的理解。 【仪器用具】 JQX,1型激光全息实验台，He-Ne激光器，分束镜(50,)一个，扩束镜(40倍)两个，全反射镜两个，被摄物体(如:小瓷猪，小瓷马等)及放置物体的底座，全息干版及底架，暗室技术使用的设备。 【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，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯(D. Gabor)在介绍全息照相的基本原理之前，首先看一下全息照相和普通照相有什么区别。总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波(通常称为物光)的强度分布(即振幅分布)记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失，不 再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。 图1 波前干涉实物光路图 全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像(因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息)，当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知:当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。 具体来说，全息照相包括以下两个过程: 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录装置如图2所示:从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波;另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的 形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图―全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 图2 漫反射全息光路图 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射，如图3所示。用一束参考光(在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同)照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。 图3 衍射再现图示 (二)、全息照相的主要特点和应用 全息照片具有许多有趣的特点: 1、片上的花纹与被摄物体无任何相似之处，在相干光束的照射下，物体图像却能如实重现。 2、立体感很明显(三维再现性)，如某些隐藏在物体背后的东西，只要把头偏移一下， 也可以看到。视差效应很明显。 3、全息图打碎后，只要任取一小片，照样可以用来重现物光波。犹如通过 小窗口观察物体那样，仍能看到物体的全貌。这是因为全息图上的每一个小的局部都完整地记录了整个物体的信息(每个物点发出的球面光波都照亮整个感光底片，并与参考光波在整个底片上发生干涉，因而整个底片上都留下了这个物点的信息)。当然，由于受光面积减少，成像光束的强度要相应地减弱;而且由于全息图变小，边缘的衍射效 应增强而必然会导致像质的下降。 4、在同一张照片上，可以重叠数个不同的全息图。在记录时或改变物光与参考光之间的夹角，或改变物体的位置，或改变被摄的物体等等，一一曝光之后再进行显影与定影，再现时能一一重现各个不同的图像。 由于具有这些特点，全息照相术现在已经得到了广泛的应用。如前面提到的全息信息存储和全息干涉分析就是分别应用了所述的第三和第四个特点。 四、实验条件 为了实现全息照相，实验装置必须具备下述的三个基本条件: 1、一个好的相干光源。全息原理在1948年就已提出，但由于没有合适的光源而难以实现。激光的出现为全息照相提供了一个理想的光源，这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性。本实验用多纵模He-Ne激光器，其波长为632.8 nm，其相干长度约为20 cm。为了保证物光和参考光之间良好的相干性，应尽可能使两光束的光程接近，一般要求光程差不超过4cm，以使光程差在激光的相干长度内。 一个稳定性较好的防震台。由于全息底片上所记录的干涉条纹很细，相 当于波长量级，在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，不能形成全息图，因此要求整个光学系统的稳定性良好。从布拉格法则可知:条纹宽度，由此公式可以估计一下条纹的宽度。当物光与参考光之间的夹角时，，则。可见，在记录时条纹或底片移动1 (m，将不能成功地得到全息图。因此在记录过程中，光路中各个光学元件(包括光源和被摄物体)都必须牢牢固定在防震台上。从公式可知，当角减小时，d增加，抗干扰性增强。但考虑到再现时使衍射光和零级衍射光能分得开一些，角要大于300，一般取450左右。还有适当 缩短曝光时间，保持环境安静都是有利于记录的。 3、高分辨率的感光底片。普通感光底片由于银化合物的颗粒较粗，每毫米只能记录几十至几百条，不能用来记录全息照相的细密干涉条纹，必须采用高分辨率的感光底片(一般采用条纹宽度d的倒数表示空间频率或感光材料的分辨率)。我们采用的是天津感光胶片厂出品的GS-I型红光干版。其极限分辨率为3000条每毫米。 其实，要获得最终的全息图，充分了解和学习感光底片的显影、定影、冲洗等有关摄影的暗室技术知识也是不可缺少的。 【实验步骤】 (一)全息记录 调节防震台。分别对三个低压囊式空气弹簧充气，注意三个气囊充其量要大致相同，然后成等腰三角形放置，气嘴应向外。然后再把钢板压上。用水平仪测量钢板的水平度，如果不平，可稍稍放掉一些某个气囊中的空气，直到调平为止。 打开激光器，参照图1、2摆好光路，使光路系统满足下列要求: (1)物光和参考光的光程大致相等; (2)经扩束镜扩展后的参考光应均匀照在整个底片上，被摄物体各部分也应得到较均匀照明。 (3)使两光束在底片处重叠时之间的夹角小于30度为宜。 (4)在底片处物光和参考光的光强比约为1:2 , 1:6，具体要视情况而定。 关上照明灯(可开暗绿灯)，确定曝光时间，调好定时曝光器。可以先练习一下快门的使用。 关闭快门挡住激光，将底片从暗室中取出装在底片架上，应注意使乳胶面对着光的入射方向。静置三分钟后进行曝光。曝光过程中绝对不准触及防震台，并保持室内安静。 显影及定影。显影液采用D,19，定影液采用F,5。它们由实验室提供。如室温较高，显影后底片应放在5%冰醋酸溶液 中停显后再定影。显影定影温度以20摄氏度最为适宜。显影时间2,3分钟，定影时间5,10分钟。定影后的底片应放在清水中冲洗5,10分钟(长期保存的底片定影后要冲洗20分钟以上)，晾干。 (二)物像再现 将全息照片放回原处，遮住物光，用参考光束照亮全息片，可观察到: 物的虚像,正1级衍射光，在全息片后，用眼睛直接观察，在原物处有物的虚像。改变观察角度，看到虚像有何不同,通过有小孔的纸片观察，在不同的部位看到的虚像有无不同,改变参考光束的强弱与远近，看到的情况有何不同, 物的共轭像,负1级衍射 光(在0级光的另一侧)，用毛玻璃屏接收物体的共轭像。