西安交通大学高级物理实验报告
课程名称：高级物理实验 实验名称：光全息照相系列实验 第 1 页共6页
系别： 实验日期：2014年12月9日
姓名： 班级： 学号：
实验名称：光全息照相系列实验
一、 实验目的：
１．了解全息照相基本方法和原理。
２．掌握拍摄全息图的实验方法。
二、 实验仪器：
全息台、He-Ne激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底板等。
三、 实验原理：
1. 全息照片的拍摄：
全息照片是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程。两列相干光波，一列直接来自于激光源，另一列通过物体反射，分别入射到感光板上，由于二者是相干光，所以在感光板上干涉形成明暗相间的干涉条纹，感光板上的光强分布及干涉条纹间距与光的振幅和相位都有关，这样就不仅能记录物体的颜色，还能够记录物体的位置远近等信息。
2. 物体的再现：
由于全息照相在感光底板上形成的是干涉图样，所以观察全系照片时必须用和与原来参考光完全相同的光束去照射，称为再现光。再现过程是干涉图样的衍射过程。
3. 全息照相的特点：
全息照相是利用光的干涉和衍射原理，而普通的照相则是利用广德透镜成像原理；全息照片上的每个点都记录了整个物体的信息，因此全息照片具有可分割的特点；由于全息照片记录了物光的全部信息，所以再现出的物体的象是一个与被摄物体完全相同的三维立体象。
四、 实验任务
环境温度：18.5℃。
1. 激光全息图的拍摄
（1） 按照如图所示的光路图调节实验仪器（各仪器之间距离如图所示），注意所有的透镜光轴应基本在同一水平线上并与激光光束平行；
参考光和物光的光程46.0+95.0=141.0cm=92.5+27.5+21，光程差为0.
（2） 曝光；
在周围环境尽量安静黑暗的情况下开始，打开激光发射器月一秒钟关闭。
（3） 显影：
浸泡时间约为1分钟。
显影液配方：
蒸馏水500ML、米土尔2g、无水亚硫酸钠90g、对苯二酚8g、无水碳酸钠48g.
（4） 清洗；
（5） 定影：
浸泡时间约为三分钟。
定影液配方：
蒸馏水800ML、硫代硫酸钠240g、硼酸（结晶）75g、冰醋酸3.5ML、无水亚硫酸钠15g.
2. 白光全息照相
操作流程同上，仪器图如下所示：
参考光和物光光程分别为62.5+51.5=114cm；44.5+62+8=114.5cm，二者差异较小，近似于等光程。
3．利用激光测微小形变：
测得干涉条纹共23条，红色激光波长630nm，所以可以得到物体的形变量为630×23=14490nm=14.49μm，
由于上部弯曲度更大些，所以可以看到上部条纹密集而下部相对疏一些；另外，条纹并非完全直线，可能是因为物体表面并不完全是平的导致。
五、 实验数据与结果
（略）
六、 问题分析
造成实验所得全息照片清晰度和能见范围较差的原因：
（1） 照射到物体的光不均匀，范围不足；
（2） 参考光没有将整个感光底板均匀照射满；
（3） 调节光程的时候，虽然基本上调节到了相等，但事实上还是存在着测量较为粗糙等问题，所以其实并非等光程的；
（4） 参考光与物光之间的夹角不够。
七、 实验结论与收获、建议
1. 实验结论：
(略)
2. 实验探究：
全息照相技术的其他创新应用：
根据全息照相的特点，由于它每个点都记录了被照射物体的全部信息，而且存储量很大，所以可以考虑用全息照相或者类似于全息照相的方法来储存信息。
用全息照相方法存储信息是与激光等有关的，因而可以考虑的是光盘。查找资料发现，目前光盘的原理是利用激光在光怕基板上的记录层记录信号，而这分为可重复擦写的和不可重复擦写的，不可重复的是在基板上涂上有机染料，激光将其“烧出”“坑”来表示“0”和“1”；而可重复擦写的则是在基板上涂某种碳性物质，通过改变碳性物质的极性来记录“0”和“1”。
利用全息技术制作光盘，可能需要将信号变成类似于图像的东西，然后记录下来然后在读取时用相同的激光照射出现数据再转换。根据上边光盘的原理，应该在图像中表现出“1”和“0”，可以用一系列整齐排列的小框的“有色”和“透明”来表示之。这样做的好处在于能够减少空间，因为全息照相每个点都记录了所有信息，所以在很小范围内就能记录大量信息。但我并不知道怎么实现图像数据的读取。
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