全息干涉技术的研究进展.ppt

1、全 息 照 相,全息照相简介,1948年伽伯曾提出一种无透镜两步成像法，即用一个合适的相干参考波与一个物体的散射波叠加，则此散射波的振幅和相位的分布就以干涉图样的形式被记录在感光板上，被记录的干涉图称全息图。用相干光照射全息图，透射光的一部分就能重新模拟出原物的散射波波前，于是重现一个与原物非常逼真的三维图像。因为当时没有足够好的相干光源，所以几乎没有引起人们的注意。1960年激光的出现促进了全息术的发展，并使这一想法付诸实现。目前全息术已从光学发展到微波、射线和声波等其他波动过程，成为科学技术的一个新领域。,实验目的 实验原理 实验内容 注意事项,全 息 照 相,目 录,【实验目的】,1、理

2、解全息照相的记录与再现原理以及 全息照相的特点； 2、掌握离轴菲涅耳全息照相的拍摄方法 与再现方法。,全 息 照 相,1、全息照相记录 2、物光波的再现 3、全息记录与再现的数学表达,【实验原理】,全 息 照 相,1.全息照相记录,全息照相利用的是物光与参考光在干版H上叠加干涉的原理，图1表示了全息照相的记录原理。 记录了干涉条纹的干版经显影和定影就成为全息图。 全息图上干涉条纹的对比度记录了物光的振幅，干涉条纹的疏密和形状记录了物光的相位。,图 全息照相记录,全 息 照 相,【实验原理】,图2 用全息图再现物体光波,全息图如同一块复杂的光栅。,全 息 照 相,【实验原理】,2.物光波的再现,

3、如果用原参考光做照明光， 以原角度照射全息图，从另一 侧迎着衍射光观察，在沿着照 明光束方向传播的零级衍射光 的一旁，必然出现一级衍射 （如图2），此光束在相当于 原物体位置处汇聚成一个虚 像，犹如从被摄物体发出的波阵面，可称为物光波阵面的再现，这就是全息照相获得的非常逼真的立体像。,另一个一级衍射，在全息图后会聚成实像，称做共轭像。,3、全息记录与再现的数学表达,设干版放在x-y平面内，如图所示。,分别表示物光和参考光在干版上的复振幅分布。,根据叠加原理，干版上的总场应为：,式中的t0为灰雾透射率，为小于零的比例系数。,把O0(x,y)eiO(x,y)和R0(x,y)eiR(x,y)分别简化

4、写作 。,如果应用乳胶感光曲线的直线部分，那么冲洗后全息图的振幅透射率,【实验原理】,当用光波C(x,y)= C0(x,y)eiC(x,y)照射全息图时，透射光波应是,式中:第一项是全息图的零级衍射光，沿照明光的方向传播。,当用原参考光照射全息图时，0eiR0eiR，式中的第二项（+1级衍射光）恰为O0eiO系数（x,y），这便是再现的物光波在全息图上的复振幅，只不过振幅上乘了一个系数。这一场分布决定了全息图后面的衍射空间有一个与原始物光波振幅和位相的相对分布完全相同的衍射波，正是这一光波形成了物体的原始像(虚象)。而此时，式中的第三项，即-1级衍射光形成了一个发生畸变的实像，如图2。,全 息

5、 照 相,【实验原理】,当用参考光的共轭光作为再现光时，0eiR0e-iR，式中的第三项为 0O0e-iO系数*（x,y），这正是物光的共轭光波乘以一个系数，这一项在衍射空间产生一个与原始物光波传播方向相反的会聚波，由此形成物体的共轭像。而此时，式中的第二项形成一个发生了畸变的虚像。,如上，透射光波,全 息 照 相,【实验原理】,【实验内容】,1、熟悉实验室布局和暗室设备，了解各种光学元件支架的调节和 使用方法； 2、检查全息实验台的防震性能；3、参照图4布置好光路；,4、曝光： 挡住激光，将全息干版夹在干版架上（必须是感光乳剂面朝向被摄物体），等一两分钟待系统稳定后即可进行曝光,曝光时间视物

6、的大小及其反射本领酌情增减。,5、干版处理： 显影、定影、漂白、干燥,全 息 照 相,（一）记录,【实验内容】,1、如图2所示，让再现光以原参考光束对干版的方位射向全息图。 撤掉物光波，从全息图的背面观察原物位置，在原物所在方位 即发生波前再现，可见一个三维立体虚像。 试验并解释局部遮挡对成像的影响。 2、改变全息图到光源的距离，观察再现像大小的改变。 3、再试以原参考光的共轭光（会聚光）或直接用未扩束的激光束 从全息图的背面入射，转动全息图的角度，在另一侧用毛玻璃 或白屏寻找实像并记录其相对位置。,（二）再现,全 息 照 相,【注意事项】,1、眼睛绝不可直视未扩束的激光束，以免造成视网膜的永久损伤； 2、调节使物光和参考光的光程大致相等，二路