全息照片的摄制 实验报告
4页1、全息照片的摄制 实验报告【实验目的】 1. 掌握全息照相的原理 2. 学习拍摄全息图的技术 3. 了解全息照相的特点及全息技术的应用【实验仪器】全息实验台、半导体激光器、分束镜(7:3)、反射镜、扩束镜、载物台、底片夹、被摄物体、 全息干板、曝光定时器、显影及定影器材等。【实验原理】1. 背景知识全息照相就是一种能够获得光场相位信息的技术。全息照相通过将物体反射或散射光(物 光)和参考光发生干涉,把来自物体的光波波阵面(物光波前)的振幅和位相信息以干涉条纹的 形状、疏密和强度的形式记录在感光的全息干板上,因此保留了光波的全部信息。在一定条 件下,将所记录的全部信息完全再现出来,再现的物像是一个逼真的三维立体像。2. 全息照相的原理设想物体在空间的左侧。光源照射物体,反射或散射光从物体表面出发,经过中间的平 面传播到右侧。根据惠更斯-菲涅耳原理,右侧的光场可以看成在中间平面的子波源发出的 波的叠加。因此,如果能够用某种方法产生一个光场,它与原始光场在中间平面附近相同(振 幅和相位都相同),那么它向右传播,会在右边产生一个和原来的光场完全一样光场。这时 从右侧向左看过去,感觉和看一个实物没
2、有任何区别。全息照相就是通过复制一个面的光场 达到复制空间光场的目的。全息照相分为透射式全息和反射式全息两种。透射式全息:由激光器发出激光束,通过分束镜 BS 一分为二,其中透射光经反射镜 M1反射和扩束镜 L1扩束后照射到被摄物体上,然后经物体表面反射,照射到全息干板 H 上,这束光称为物光。 而反射光经反射镜 M2反射、扩束镜 L2扩束后,直接照射到干板 H 上,这束光称为参考光。 普通物理实验讲义 2020 北京师范大学物理实验教学中心 - 131 - 物光和参考光在干板 H 上叠加,干涉形成明暗有规律的图样,干板上的感光介质可以记录 下来这些图案。反射式全息:其原理与透射式全息照相类似。其特点是记录时物光 和参考光分别从干板的前后方入射,再现时从干板的反射光看回去可以看到拍摄物。常见的反射全息图是白光再现全息图。拍出满意的全息照片,拍摄系统必须具备的条件:A 光源必须是相干光源:全息照相的原理是光的干涉现象,这就要求光源必须具有很好的相干性。上世纪 60 年 代激光器的问世,为全息照相提供了一个理想的光源。B 全息照相系统要具有稳定性:全息底片记录的是物光与参考光的干涉条纹,干
3、涉条纹又细又密。因此,在照相过程中 微小的扰动会导致干涉条纹变得模糊。C 物光与参照光应满足:参考光的光程差应尽量小,两束光的光程相等最好,最多不能超过 2cm;两束光之间的 夹角要在 2040之间,最好在 30左右。照射到底片上的物 体反射的物光与参考光的光强比一般要求在 13110 之间。D 用高分辨率的干板记录全息照相底片上记录的是物光和参考光的干涉条纹,干涉条纹密度很高,所以需要用高 分辨率的干板记录。E 曝光与显影对实验结果的影响:如果曝光时间太短,底板上条纹太浅甚至没有,复杂的衍射光栅无法形成,当然也就无 法再现像。若曝光时间太长,底板可能太黑,光线的透过率降低。另外,曝光时间越长,保持 系统稳定性越难,曝光时间内突然的躁声和振动会使拍摄失败。冲洗过程对获取高质量的全息图也十分关键。首先,需要按照配方要求用蒸馏水来配制 显影液、定影液和漂白液,保证显影、定影的质量,冲洗过程需要在暗室进行,干板在定影 完成之前不能见光。此外,干板一般保持在室温 20在右进行冲洗,配制一次药液保管得 当可使用一个月左右。【实验内容】(一) 拍摄玩偶的透射全息图。 1全息照相光路调整 按图 1
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