透射式与反射式全息照相研究

1、透射式与反射式全息照相研究摘要：本文在对全息术的特点和原理进行了概括性的阐述基础上，详细介绍了透射式与反射式全息照相的实验原理，并进行了实验研究。关键词：透射式全息照相 反射式全息照相80年代初，法国全息摄影展在世界各地展览，人们欣赏到了神奇莫测的全 息摄影。墙头上，看来明明伸出了一只水龙头，举手前去拧一下，结果是抓了个 空；一只境况，里面没有什么图像，可是当一束光射过来，框里就出现一位美丽 的姑娘，她缓慢地摘下眼镜，正向人微笑致意；一只玻璃罩，里面空无一物，可 是，在光的照射下，罩里马上现出了维纳斯像；在镜框上，玻璃罩内，图像还在 不断的变化。这就是利用全息摄像原理拍摄的全息图片1全息照相特

2、点全息照相一共有三个特点：（1）能贮存物体光波全部信息，得到物体的立体 像，如果从不同角度去观察再现的全息图，就可以看到物体不同的侧面。（2）全息照相不怕擦伤、沾污、破碎，剩下一小片全息片仍然保留着物体光波的全部信 息。（3）同一张底片上可贮存许多波面，即可多次曝光，照许多幅像。这个可用 两种方式进行：一种是照射光波方向不变，在同一底片上重叠多次曝光，再现时， 这多个波面同时再现出来，形成反映物体位相或形状特点的干涉条纹， 这是构成 全息干涉计量的理论基础。另一种方式是改变照射光角度，拍多幅像，再现时， 可转动底片，观察原来被拍摄的各物体1。2全息照相原理光密度可用下式来表示：D = 

3、5;lg E+K这里？为干板及显影处理的性质，称为H-D曲线线性区得斜率，K是常数图2.3坐标系图2.2菲涅尔全息光路图本文主要针对菲涅尔全息图进行研究和分析。图2.2为一般拍摄菲涅尔全息 图的光路图，其中，S是激光器，P是分束镜，。是物体，L是扩束镜。为了说 明全息图的形成过程，我们只取物体上的一个发光点 O,并取全息干板平面Oxy 为坐标平面，如图2.3所示，设物点O的坐标和参考点R的坐标分别为(xO,yO, zO)和(xR, yR, zR),则在Oxy平面上物光的复振幅分布为O(x, y) =O°(x, y)exp j o(x, y)(1)在Oxy平面上参考光的复振幅分布为R(

4、x, y) = R(x,y)exp j r(x, y)(2)参考光波和物光波在Oxy平面上干涉叠加后的光强为I -(O R)(O R)* -OO* RR* OR* RO*= O02 R2 2OoRoCOs( 0 - r)可用作全息记录的感光材料很多，一般最常用的是卤化银乳胶途布得超微粒 干板，称为全息干板，按图2.2拍摄的全息图也叫做平面全息图，我们用振幅透 射率来表示其特性，一般它是一个复函数，具体形式为H(x,y) = o(x,y)exp j'- (x,y)在式中，如果中与(x, y)无关，是一个常数，就称为振幅型全息图。如果%与(x, y)无关，是一个常数，就称为相位型全息图。如

5、果两者都与(x, y)有关,就称为混合型全息图H0H图2.4干板特性全息照相干板的特性可以用图2.4所示的曲线来表示。其中，工为振幅透射 系数，H为曝光量。因为在T-H曲线上，只有中间一段近似为直线，所以对于 不同的曝光量，就可以完成不同的记录。一般记录时取曝光量在HO的位置。在线性记录的条件下有-h = B。 一： H =?0：- tI(5)t为曝光时间，I为总光强，P。和P为常数。P等于图3中线性区得斜率。将光 强公式带入(5)式中，便可得到拍好的全息图的复振幅透射率。h =B0O2 - R2 2OoR0 cos( 0 - r)(6)设再现用的照相光波在Oxy平面上的分布为C( x, y&

6、gt; C (x, y) eXpj x( y )此再现光波经过全息图后衍射波的复振幅分布为.二C h =C -tOo R2 2O°Rcos( 0 - r)(8)考察(8)式的第二项(由于第一项较小，大多数情况下可以忽略)，可以认为.二CI =C(O； r2) cor cr o(9)式为全息照相的基本公式，其中第一项代表直射光，第二项代表原始像，第 三项代表共腕像。对有许多物点组成的物体，该式中O = Oi+Oz+O3+A ,于是有9*.*.-.*.*.* .Oo =OQi O2O2 上 O1O2 。3 O2O3 上(10)从激光器发出的一束光，被分束镜分成频率相同，振动方向相同的两束光，一束照射到物体上由物体漫反射到干板上，称之为物体光束。另一束直接射到干板 （或诚底片）上。这两束光形成一定的角度，在干板上相遇，光程差小于激光的相干长度，这就是我们普通讲的干涉原理，经过显影、定影、水洗、凉干.等处理。 干板上得黑白反差，就是物体的振幅信息，干板的干涉花样是物体的位相信息2。3 实验研究实验仪器及用具