全息照相实验报告.doc

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全息照相实验报告
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和位相用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为
（式1）
式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量；I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。
2. 物相再现
3. 底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令
t＝透过光的复振幅/入射光的复振幅 （式2）
则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得
（式3）
物象再现是用光照射已经摄制好的全息照片并观察透过光。这个过程称为波前重现，通常再照光与拍摄全息照片的参考光束R相同，因此，透过的光波的复振幅与位相用W表示，则：
（式4）
第一项与参考波R成正比，是按一定比例重建的参考波，或者说是直接透过再找光相当于零级衍射波。
第二项与原来的物光成正比，是按一定比例重建的物光波，相当于一级衍射波。这个光波根据惠更斯原理继续传播，与原来物体在原来位置发出的光波相同，仅仅是振幅按一定比例改变，位相改变180度。因此全息照片后面的观察者对这个光波方向观察时，可以看到原来物体的三维立体像。如图所示：
全息照片
人眼观察
一级衍射波
虚物
物像再现照明光波，R光波
第三项与物光波的公轭光波O*有关。它是因衍射而产生的另一个一级衍射波，称为孪生波。这意味着在须向的相反一侧会聚称一个共轭的实像。
【实验内容与测量】

（1）设计光路系统如下图，打开激光光源预热，激光器的电流指示为6～7mA，光路系统应该满足下列条件：
反射镜
分光镜
激光器
电动快门
扩束键
物体
感光底板
扩束键
反射镜
①物光束和参考光束由分光板至感光版之间的光程大致相等
②用透镜将物光束扩展到保证整个被摄物都能受到光照，参考光束也应扩展使感光板有均匀光照
③照在感光板上的物光束和参考光束之间的夹角在之间为宜
④参考光束应强于物光束，在放感光板的地方她们的强度比约为3：至5：1
（2）关闭室内照明灯，用光电池测量放感光板处参考光束和物光光束的强度，以检验发光强度比是否符合要求。曝光时间应该控制在20～60s之间。
（3）上快门，调好曝光定时器的曝光时间，装感光板。使乳胶面向着入射光，静置几分钟使防震台不振动后曝光。
（4）显影和定影。显影液用D-19显影液，显影时间为2min。取出感光板后用自来水冲洗。然后放在定影液中……再水洗2～3min即可观察物象再现。

1）用激光照射全息照片的正面。尽可能使光照方向与原来参考光束方向一致，从照片反面观察物象。
2）用1）的方法观察到正立的三维图象后，旋转全息照片180度，使其反面被激光照射。
3）用自己所想的方法观察全息照片。
【数据处理实验结论】
在这次光学实验中，对于再现像的观察我们没有得到再现像的实验结果，对此我觉得我们必然在某处有错误，或者是由于实验仪器造成，因此我展开分析，下面是一些分析结果。
实验中决定成功的因素：
一、系统稳定性对实验结果的影响由于全息图上所记录的是参考光和物光的干涉条纹, 而这些条纹非常细, 在曝光过程中, 极小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清, 甚至使干涉条纹完全不能记录下来。
二、光路对实验结果的影响
(1) 参考光和物光的光程差的影响。参考光和物光的光程差[ 1 ]不能太大, 不能大于所用激光的相干长度, 否则两者不能相干, 无法在全息干板上获得干涉条纹。
(2) 参考光和物光的夹角的影响。假如全息干板上干涉条纹的间距为d, 光源波长为λ。根据干涉原理, d 与参考光和物光之间的夹角θ有关, 而干板分辨率η 与d 有关。可以看出, θ角愈大, 所记录的干涉条纹就越细, 对干板的分辨率要求越高,故夹角θ不能太大。而夹角θ对全息图再现象时的观察窗(视角) 有影响, 夹角大, 可在较大范围内从不同角度观察物象, 反之, 观察窗则小, 因此夹角θ也不能太小。
(3) 参考光和物光的光强比的影响