南昌大学物理实验报告
课程名称：
实验名称：全息照相
学院： 专业班级：
学生姓名： 学号：
实验地点： 座位号：
实验时间：
一、实验目的：
1.掌握全息照相基本原理
2.学习拍摄漫反射物体的三维全息图
3.掌握全息照相的再现性质和观察方法，掌握全息照相的主要特点
二、实验原理：
1.全息照相记录
照相记录就是使感光材料对来自拍摄目标的光进行感光记录。
我们知道，光是电磁波，单色平面光波用电场E表示如下：
式中，E0为振幅，
为位相，是光波中两个主要特征或信息，任何光波也同样包含着这两个信息。物体的明暗、形状及远近就是靠物光中的振幅E0、位相
来区别的。
2.全息照相的基本过程
通常全息照相有两个过程：第一，利用光波干涉把物光的全部信息记录在感光板上。由于两书相干光波的振幅、位相差以及两书光间的夹角等决定了感光板上干涉条纹的反差、形状以及疏密程度，因此，干涉条纹中包含了物光波的振幅信息和位相信息。激光器发出的光，一部分照明物体，经物体散射而至感光板，这部分光叫物光（O光）；另一部分激光照明感光板，叫做参考光（R光）。在感光板上物光和参考光叠加产生干涉，形成条纹，经适当的曝光与冲洗，就得到一张有干涉条纹的“全息照片”——全息图。显然，由于板上所记录的是物光和参考光的干涉图样，它与原始物体没有任何相像。所以要观察物体像，还须一个再现过程。第二，利用光波的衍射对全息图进行物光波的再现。用一束与记录时参考光相同的光波照明全息图，并通过它的复杂条纹，就像通过一块复杂光栅一样要发生衍射。当迎着物光波方向，衍射光的+1级方向，可以看到物体的再现立体像，这是虚像，它与原始物体有一样的特征。
3.拍摄系统的条件
(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以达103条/毫米数量级，而曝光期间干涉条纹相对于板的位移若大于1/2条纹间距时，拍摄完全失败。所以拍摄用的所有光学元件必须牢固地用磁钢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，不要碰着防震台。
(2)采用良好的相干光源。全息拍摄是干涉记录，光源的相干性直接影响着物光和参考光的干涉效果，所以，全息拍摄必须采用良好的相干光源。目前，一般使用He-Ne激光器作光源。
(3)高分辨率的感光板。分辨率是指每毫米能记录的条纹数。在全息拍摄中，干涉条纹很细密，每毫米的干涉条纹数大于1000条；而普通照相底片每毫米只能记录几十至几百条。所以，必须用高分辨率的全息感光板作为记录媒介。
4.全息图的主要特点
(1)体视特性。使全息图再现物光时，所看到的物体是一幅完全逼真的三维立体像。当我们从不同的角度观察时，就好像面对原物体一样，可以看到物体的正面和被遮的侧面。
(2)可分割性。全息照相曝光时，干板上的任一小区域都记录了整个被拍物体的物光信息，因此，即使它被弄碎了一部分，仍可用残片再现出完整的物像。
(3)多重记录性。全息照相曝光一次后，只要稍微改变干板的方位，就可在同一干板上进行两次、三次曝光，再现时，就可从不同角度观察各自的拍摄内容，互相不影响。
(4)物像亮度、大小可调性。由于再现物光是再现光的一部分，所以再现光强，物像就亮；用不同波长的激光再现，或者沿再现光方向改变全息图的位置，就可看到不同大小的物像。
三、实验仪器：
全息实验装置一套（防震台、反射镜、分束镜、扩束镜、一些光学支架及磁性座等），He-Ne激光器，定时快门，全息感光干板，暗室冲洗器材等。
四、实验内容和步骤：
漫反射物体全息照片的拍摄及再现步骤。
1.熟悉实验环境，了解防震台的结构，了解光源及所用光路元件的性能、调节方法，了解干板的装夹方法，冲洗设备的位置。
2.调整光路：调节各元件等高，使参考光均匀照亮干板夹上的白屏；调节入射光均匀照明被摄物体，使物体反射光最强部分照射在白屏上；调节屏的方位及光路方向，使物光、参考光的夹角约为40°左右；调节物光、参考光的光程大致相等；最后，通过轮换挡住物光、参考光，目测白屏上两光的强度，调整扩束镜的远近，使白屏上的两光的光强比为1:4左右。
3.曝光拍摄：根据物光、参考光的总强度，确定曝光时间，关闭所有光源，将干板的药面朝向物体，取下夹上的白屏，换夹上干板，稳定片刻，启动定时器，进行定时曝光。这时，应避免人为的影响，保持肃静。曝光后，取下干板，按照暗室操作规定，在暗室中进行显影、停影、定影、水洗及冷风干燥等过程。在白光下透射观察全息图时，若有彩虹现象，说明拍摄冲洗成功。
4.物光的全息再现与观察：干板药面向着扩束照射光，转动干板，在照射光与干板的夹角和记录时参考光与干板夹角相同时，眼睛迎着原物光波方向，就可以看到原物处有被拍物体逼真的立体虚像。观察时注意比较再现虚像的大小、位置和原物体的情况，体会全息照相的体视性。用有小孔的卡变在全息图的不同部分观察再现虚像，体会全息照相的可分割性，记录观察结果。观察再现实像只要拿掉扩束镜，用白屏在-1级衍射方向可观看到再现实像。
五、实验数据与处理：
记录实际拍摄光路，记录曝光、显影、定影的时间，分析拍摄是否成功及其原因。
六、思考
题
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：
什么是全息照相？它与普通照相有何不同？
答：普通照相通常是凸透镜成像，在底片平面上将物光的光强分布记录下来，丢失了反应视差的重要信息——位相。因此，普通照相所记录的只是物体的二维平面像，没有立体感。全息照相则完全不同，它在平面上记录了物光的全部信息——振幅和位相。根据波动光学理论，当再现这样一张相片时，原物光的一切效应等都将反映出来，完全与物体存在时一样。所以，全息照相的物像是一个逼真的三维立体像。
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