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静物激光全息摄影实验原理

时间：2011-12-31 22:27:01  来源： 打印本文

静物激光全息摄影实验原理

2005/12/21/9:35    普通照相，在感光底片上只能记录物体光波（简称物光）的光强分布，不能记录物光的位相，所以只能得到物体的平面像。全息照相利用光的干涉原理，在感光底片上不仅记录了物光的强度分布（光波的振幅），而且还把物光的位相也记录下来，也就是记录了物光的全部信息。由于相位能反映空间信息，所以从底片能得到物体的立体象。

    光的干涉原理可知：当两束相干光波叠加成为一束光波时，其强度不仅依赖于每一束的强度，同时也依赖于这两束光波之间的位相差。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叠加发生干涉，感光底片将与物光的振幅和位相，分别以干涉条文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。

    全息照相是一种两步成像的过程。第一步是记录，即将能使光波再现的振幅信息和位相信息记录在感光底片上。第二步是再现，用参考光束 照明全息照片，便可实现波前的再现。

    全息记录

    记录时将一些激光（单色性很好的光源）分成两束，一束光照在被摄物体上，经过物体反射或者透射成为“物光束”，照射到感光底片上；另一束直接照射在感光底片上（参考光束）。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反应了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反应了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影，定影处理之后，便形成与光栅相似结构的全息图或者全息照片。 

    物体的再现 

    利用光波衍射的原理，用一束参考光照射到全息照片上，照片上疏密的干涉条纹就相当于一个特殊的光栅（光栅常数d的变化反应了物光的位相信息）。重现光束为这个光栅所衍射。它的一级衍射光波就将原来物光波的波前重新再现出来。因此，我们通过全息照片便重新看到与原物完全逼真的立体图象。观察时，从全息片的背面（接受透射光）可以看到在原物位置上有一个和原物完全相同的立体虚像，而与全息照片相对称的另一侧可用光屏接收共轭实像。 

    实验内容 

    1 按全息记录的光路图搭好光路。开启激光器 将激光投射到分光镜BS上激光经BS分成透射光和反射光  两束，其中一束透射光经全反射M1反射后在经扩束镜到达物体，再由物体将激光散射到全息底片上；另一束镜BS反射再经扩束镜到达物体M2，由M2反射到全息底片上。

2  测光程差 

    从分束镜处开始，分别测量物光程和参考光程，使两光程尽量接近，尽可能小于4cm.

3  测光强比

  为避免过弱的物光被参考光“淹没”，以至于的不到明晰的干涉条纹，必须调节光强并进行测量，使两者光强相差不要太大。如图中检流计的读数No和Nr(格数)。理论上要Ir:Io=3：1-5：1。

4 曝光

    关上激光器，将底片（药面朝向物体）夹在底片夹上，静止数分钟后开启激光电源定时曝光，这过程中绝对不允许触及防震台，并保持室内安静。

5 显影 定影  

测量光强 

　为了实现全息照相，试验装置必须具备三个条件：

    1 . 一个好的相干光源；
    2 .一个稳定性好的防震台；
    3 . 高分辨率的感光底片。