激光与全息照相讲解
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激光全息照相概论化学与化工学院化学3班翟夫朋学号:20061101142关键字:全息照相,发展史,特点,区别,普通照相,应用。
文章简介:通过回顾全息照相的发展史,引述全息照相的优点,进而总结全息照相的特点以及与普通照相间的区别,最后展望全息照相的应用。
一、全息照相的发展史全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的,其意义在于完整的记录。
盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题,即波前的记录和再现,但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。
1962年随着激光器的问世,利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术,有效地克服了当时全息图成像质量差的主要问题——孪生像,三维物体显示成为当时全息术研究的热点,但这种成像科学远远超过了当时经济的发展,制作和观察这种全息图的代价是很昂贵的,全息术基本成了以高昂的经费来维持不切实际的幻想的代名词。
1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术,掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。
彩虹全息图是一种能实现白光显示的平面全息图,与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相比,除了能在普通白炽灯下观察到明亮的立体像外,还具有全息图处理工艺简单、易于复制等优点。
二、全息照相的特点及与普通照相的区别1.全息照相过程分两步:全息记录和波前再现。
全息记录是一个干涉过程,全息再现是一个衍射过程。
全息照相用波动光学的规律来描述,而普通照相则是以几何光学的规律为基础。
2.普通照相底片所记录的仅是物体各点发出的光的光强(或振幅),而全息图记录的是物体各点的全部信息,包括振幅和位相,从而有可能使重现的物体的像是立体的。
普通照相过程中,物像之间是点点对应关系,即一个物点对应像平面中的一个像点。
虽然多个物点发出的光信号可以到达同一相点,但是普通照相底片仅能记录光强而不能记录位相,故无法从该像点上把不同物点的光信号识别出来。
全息照相原理及特点浅述全息照相是一种通过记录和再现物体的三维信息的技术,它可以在二维介质上生成真实的三维影像。
全息照相的原理基于光的干涉、衍射和波动性。
全息照相的特点是能够还原出物体的完整三维信息,包括物体的形状、大小、纹理和光的反射特性等。
全息照相的原理是利用激光光源产生的相干光束,将被记录的物体分为两部分,一部分是被记录物体的参考光束,另一部分是与参考光束通过相干干涉的物体光束。
这两束光经过干涉后形成干涉图样,然后将干涉图样记录在光敏材料上,形成全息图。
当全息图被照射时,可以通过光的衍射效应将全息图中的信息还原出来,形成物体的三维影像。
全息照相的特点有以下几个方面:1. 真实性:全息照相能够还原出物体的真实三维影像,使观察者感觉到仿佛物体就在眼前。
这是因为全息照相记录了物体的全部信息,包括物体的几何形状、大小和纹理等,而不仅仅是物体的表面信息。
2. 信息量大:全息照相能够记录大量的信息,可以同时记录物体的多个角度和多个深度。
这使得观察者可以从不同的角度和深度观察物体,获取更加全面的信息。
3. 色彩丰富:全息照相可以记录物体的光的反射特性,包括物体表面的颜色和光泽。
因此,在观察全息图时,可以看到物体的真实色彩,使观察者感受到更加真实的体验。
4. 镜像效应:全息照相生成的全息图具有镜像效应,即观察者可以从全息图的两侧观察物体的三维影像。
这种效应增加了观察物体的灵活性和便捷性,使观察者可以选择最佳的观察角度。
5. 长时间保存:全息照相生成的全息图可以长时间保存而不失真。
这是因为全息图是通过记录光的干涉图样来生成的,而不是通过物体本身的光来生成的。
因此,全息图可以保存很长时间而不会受到光的腐蚀和退色的影响。
总的来说,全息照相是一种具有很高真实性和信息量的三维影像记录技术。
它可以记录物体的完整三维信息,并能够在观察时还原出物体的真实形状、大小、纹理和光的反射特性等。
全息照相的特点使其在许多领域有着广泛的应用,如科学研究、艺术创作、教育培训和安全防伪等。
全息照相的原理与应用全息照相,又被称为全息摄影,是一种利用光的干涉原理将物体真实的三维信息记录下来的技术。
它不同于传统的摄影方式,可以在照片中展现出物体的真实深度和逼真的立体效果。
本文将介绍全息照相的原理,以及其在科学、艺术和商业领域的应用。
一、全息照相的原理全息照相的原理基于光的干涉现象。
当两束光波(即参考光和物体光)相交时,它们会产生干涉条纹,同时记录下了物体的全息图像。
全息图片的关键特征是它可以包含物体的光传播路径信息,其中包括了物体的相位、振幅和角度等多种信息。
在全息照相过程中,首先需要使用激光等单色光源产生一束参考光。
这束光经过分光镜的反射和折射后,会与被拍摄物体上反射的物体光相遇。
在这个过程中,物体光会被参考光所改变,产生干涉条纹,形成全息图像。
为了记录下完整的光信息,照相底片或者光敏介质需要具备高分辨率和宽动态范围。
二、全息照相的应用1. 科学领域中的应用全息照相技术被广泛应用于科学研究中,特别是光学、物理学等领域。
它可以用来观察和研究微小物体的结构和运动,例如细胞、分子和原子等。
通过记录和分析全息图像,科学家们可以更好地理解物体的形态和特性。
2. 艺术领域中的应用全息照相在艺术创作中也有独特的应用。
全息照片可以展现出逼真的三维效果,使观众感受到身临其境的效果。
艺术家们可以利用全息技术来创作立体艺术品、立体影像等,为观众带来沉浸式的艺术体验。
全息照相由于其独特的艺术表现形式,也成为了一种独特的艺术创作媒介。
3. 商业领域中的应用全息照相在商业领域中有广泛的应用前景。
例如,它可以用于制作防伪标识,对抗盗版和伪造。
全息图像的复杂性使得它难以被复制和仿造,从而可以起到保护知识产权的作用。
此外,全息照相还可以应用于产品展示和广告宣传等领域,为产品增加立体感和高科技形象。
总结:全息照相通过光的干涉原理记录下物体的全息图像,具备逼真的立体效果。
它在科学、艺术和商业领域都有重要的应用价值。
科学家可以利用全息照相技术来研究微小物体的结构和特性,艺术家们可以利用全息技术创作出逼真的立体艺术品,商业领域可以利用全息照相来进行防伪标识和产品展示。
浅谈激光全息照相技术及其应用全息照相技术起源于二十世纪四十年代,英国科学家伽佰第一次获得了全息图及其再现像,为全息术的发展奠定了基础。
十几年后激光的出现,为全息提供了相干性很好的光源,激光全息照相技术得到了飞速的发展和广泛的应用。
从80年代激光全息技术传入我国并发展于防伪领域,90年代为激光全息防伪的鼎盛时期。
我们应用最多的激光全息图像是激光彩虹模压全息图,下面浅谈一下激光彩虹模压全息图的相关技术原理。
一、激光全息照相技术激光全息照相技术用途最广泛的是用来制作彩虹全息图,其制作过程分三阶段来完成,即激光全息照相母版制作、电铸金属模压版、彩虹全息图模压复制。
在这里,我们对这三阶段分别进行简单介绍。
1、激光全息照相原理激光全息照相是指用激光干涉的方法将我们需要的物体图像信息记录于感光载体上,再经过光的衍射等技术处理形成在可见光下也能再现的彩虹全息图的过程。
简单的说,激光全息照相就是干涉记录和衍射再现。
干涉记录激光器发出的相干性很好的激光束经过分光镜分为两束光,一束光被称为参考光,经过反射镜、扩束镜后照射在感光载体上(一般是光致抗蚀剂的光刻胶版);另一束光被称为物光,经过光学镜组后照射在物体上,经过物体反射后的物光携带着物体的光信息,与参考光相遇在感光载体上,并在感光载体上形成干涉条纹。
这个干涉条纹记载了我们拍照物体的全部信息,包括光强信息和位相信息。
这个感光载体经过显影、定影,就是我们拍摄的激光全息照片。
这种照片在普通光照下是看不见图像的,只有在激光参考光束的照射下才能看见全息图像。
要想在普通光源条件下也能欣赏到精美的全息图,就必须进行第二步的拍摄过程,即衍射再现。
衍射再现激光器发出的光一分为二,一束再现光束(也就是二次拍摄的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一块开有水平狭缝的挡板,透过激光全息照片的再现光束穿过狭缝,照射到另一块新的感光载体上,并记录了激光全息照片的光信息;而另一束参考光与再现光相遇在新的感光载体上,也形成了含有光信息的干涉条纹。
《激光与全息照相》讲义一、激光的特性在探讨全息照相之前,我们先来了解一下激光。
激光,全称为“受激辐射光放大”,具有一系列独特的特性,这些特性使得它在众多领域都有着广泛的应用。
首先,激光具有高度的方向性。
普通光源发出的光通常向四面八方传播,而激光则几乎沿着一条直线传播。
这使得激光能够在很远的距离上保持较高的能量密度,从而可以用于长距离的通信、测距和定向等。
其次,激光的单色性极好。
也就是说,激光的波长非常单一,颜色非常纯净。
这一特性在光谱分析、激光医疗等领域具有重要意义。
再者,激光的相干性强。
相干性是指光波在时间和空间上的相位关系。
激光的相干性使得它可以产生清晰的干涉和衍射现象,为全息照相等技术提供了基础。
此外,激光还具有高亮度的特点。
其能量高度集中,能够在短时间内释放出巨大的能量。
二、全息照相的原理了解了激光的特性,接下来我们进入正题——全息照相。
全息照相是一种利用激光记录和再现物体三维信息的技术。
全息照相的原理基于光的干涉和衍射。
当一束激光被分成两束,一束称为物光,另一束称为参考光。
物光照射到物体上,被物体表面散射后与参考光在记录介质上相遇,发生干涉现象。
干涉条纹记录了物光和参考光的相位和振幅信息,从而形成了全息图。
全息图看起来像是一些复杂的条纹,但它实际上包含了物体的全部信息。
当用与参考光相同的光照射全息图时,通过衍射现象,就能再现出物体的三维图像。
与普通照相不同,普通照相只是记录了物体表面的光强分布,也就是物体的二维图像。
而全息照相记录的是包含相位信息在内的全部光学信息,因此能够再现出物体的三维立体图像。
三、全息照相的记录过程全息照相的记录过程可以分为以下几个步骤:1、准备工作首先,需要选择合适的激光光源,确保其具有良好的单色性和相干性。
同时,准备好记录介质,如全息干板。
2、光路布置将激光通过分光镜分成物光和参考光两束。
物光经过透镜等光学元件照射到被拍摄的物体上,参考光则直接照射到记录介质上。
全息照相实验原理
全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录物体三维信息的技术。
它与传统
摄影不同,传统摄影只能记录物体的表面信息,而全息照相可以记录物体的全息信息,包括物体的形状、大小、深度等。
全息照相的原理非常复杂,下面我们将简要介绍一下全息照相的实验原理。
首先,进行全息照相实验需要一定的光学装置,包括激光器、分束镜、物体和
底片。
激光器产生的单色、相干光通过分束镜分成两束光,一束作为参考光,直接照射到底片上;另一束作为物体光,照射到物体上并被物体反射或透过后再照射到底片上。
这样,底片上就记录下了物体光和参考光的干涉图样。
其次,全息照相的实验原理涉及到光的干涉和衍射。
当物体光和参考光在底片
上相遇时,它们会发生干涉现象,形成一种交叠的光栅图样。
这种图样记录了物体的全息信息,包括物体的振幅和相位信息。
当人们观察这张底片时,利用适当的光源和角度,就可以重现出原始物体的全息图像。
最后,全息照相的实验原理还涉及到底片的处理和重现。
在实验中,底片需要
经过一系列的显影、定影和增透等化学处理,以便将干涉图样转化为可见的全息图像。
在观察全息图像时,需要利用适当的光源和角度,使得记录下的全息信息能够以最佳的方式重现出原始物体的三维形态。
总的来说,全息照相实验原理是利用光的干涉和衍射原理记录物体的全息信息,通过适当的光学装置和底片处理,可以实现对物体三维信息的记录和重现。
全息照相技术在科学研究、工程设计、艺术创作等领域都有着重要的应用,它为人们提供了一种全新的记录和展示物体信息的方式。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解全息照相的实验原理。
《激光与全息照相》知识清单一、激光的基本原理激光,全称为“受激辐射光放大”(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),是 20 世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。
激光的产生基于原子的能级结构。
原子中的电子处于不同的能级,当电子从高能级向低能级跃迁时,会释放出光子。
而在激光的产生过程中,存在一个关键的步骤,那就是受激辐射。
处于高能级的原子在受到外来光子的激发时,会跃迁到低能级,并发射出一个与激发光子频率、相位、偏振方向完全相同的光子,这就是受激辐射。
通过在特定的光学谐振腔中实现受激辐射的不断放大和反馈,最终就形成了激光。
激光具有许多独特的性质。
首先,激光具有高度的方向性,它可以在很长的距离内保持狭窄的光束,几乎不发散。
其次,激光具有高亮度,其能量高度集中,使得在很小的区域内能够产生极高的功率密度。
此外,激光还具有单色性好的特点,即波长范围非常窄,频率单一。
最后,激光的相干性也非常出色,这意味着光波在空间和时间上的相位关系是高度确定的。
二、全息照相的原理全息照相是一种能够记录物体光波全部信息(包括振幅和相位)的新型照相技术。
普通照相只是记录了物体的光强分布,也就是振幅信息,而丢失了相位信息。
但全息照相则不同,它利用了光的干涉原理。
首先,通过分束器将一束激光分为两束,一束称为物光,照射到被拍摄的物体上,然后反射或散射的光到达记录介质;另一束称为参考光,直接照射到记录介质上。
物光和参考光在记录介质上相遇并发生干涉,形成复杂的干涉条纹。
这些干涉条纹不仅记录了物光的振幅信息,还包含了物光的相位信息。
当用与参考光相同的光照射已经记录了干涉条纹的记录介质时,就可以再现出原始物体的三维图像。
三、激光在全息照相中的作用激光在全息照相中起着至关重要的作用。
由于全息照相需要记录光波的相位信息,这就要求光源具有高度的相干性。
激光全息照相普通照相记录下来的是物体光波的强度,不能记录相位,因而丢失了物体纵深方向的信息,照片看起来没有立体感。
1948年英国科学家盖伯(D.Gabor)在研究电子显微镜的分辨率时,采用了一种两步无透镜成像法,可以提高电子显微镜的分辨本领。
他提出的方法,利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波,这种方法可以同时记录下物体光波的振幅和相位,这是全息照相的基本原理,为此他在1971年获得诺贝尔物理学奖。
“全息”来自希腊字“holo”,含义是“完全的信息”,即包含光波中的振幅和相位信息。
利用激光全息照相得到的全息图,图上的任何一块小区域都能重现整个物体的像。
激光全息照相在流场显示、无损探伤、全息干涉计量和制作全息光学元件等领域有着广泛的应用。
一、实验目的1.加深理解激光全息照相的基本原理;2.初步掌握拍摄全息照片和观察物体再现像的方法;3.了解全息照相技术的主要特点,并与普通照相进行比较;4.了解显影、定影、漂白等暗室冲洗技术。
二、实验原理1.全息照相与普通照相的主要区别物体上各点发出(或反射)的光(简称物光波)是电磁波,借助它们的频率、振幅和相位信息的不同,人们可以区别物体的颜色、明暗、形状和远近。
普通照相是运用几何光学中透镜成像的原理,把被拍摄物体成像在一张感光底片上,冲洗后就得到了一张记录物体表面光强分布的平面图像,像的亮暗和物体表面反射光的强弱完全对应,但是无法记录光振动的相位,所以普通照相没有立体感,它得到的只能是物体的一个平面像。
所谓全息照相,是指利用光的干涉原理把被拍摄物体的全部信息——物光波的振幅和相位,都记录下来,并能够完全再现被摄物的全部信息,从而再现形象逼真的物体立体像。
全息照相的过程分两步:记录和再现。
全息照相的数学描述见本实验附录A。
2.光的干涉——全息记录全息照相是一种干涉技术,为了能够清晰地记录干涉条纹,要求记录的光源必须是相干性能很好的激光光源。
图1是拍摄全息照片的光路示意图。
《激光与全息照相》讲义一、激光的基本原理与特性在探讨全息照相之前,我们先来了解一下激光。
激光,这个在现代科技中熠熠生辉的名词,它的英文全称为“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”,缩写为“LASER”,意思是“通过受激辐射实现光放大”。
激光的产生基于量子力学的原理。
在普通光源中,原子或分子的发光是自发的,发出的光向各个方向传播,且具有不同的频率和相位,这导致光的相干性较差。
而在激光产生的过程中,通过外界的激励,使得大量原子处于高能级状态,形成所谓的“粒子数反转”。
当处于高能级的原子受到特定频率光子的激发时,会产生同频率、同相位、同偏振方向的光子,这就是受激辐射。
这些受激辐射的光子在谐振腔内不断往返,经过多次放大和筛选,最终形成了高度单色性、相干性和方向性的激光。
激光具有许多独特的特性,这使得它在众多领域发挥着重要作用。
首先,激光的单色性极好,即具有非常窄的波长范围,这使得它在光谱分析、高精度测量等方面具有无可比拟的优势。
其次,激光的相干性强,这意味着激光束中的光波在空间和时间上具有高度的一致性,能够实现干涉、衍射等光学现象,为全息照相等技术提供了基础。
再者,激光的方向性好,能够聚焦成非常小的光斑,从而实现高能量密度的传输,在激光加工、医疗手术等领域大显身手。
二、全息照相的原理了解了激光的特性,接下来我们深入探究全息照相的原理。
全息照相与传统照相有着本质的区别。
传统照相是基于几何光学的原理,记录的是物体表面的光强分布,也就是物体的亮度信息,而丢失了相位信息,因此我们看到的传统照片是平面的,缺乏立体感。
全息照相则不同,它同时记录了物光的振幅和相位信息,从而能够重现物体的三维图像。
全息照相的原理基于光的干涉现象。
当一束激光被分成两束,一束称为物光,照射到物体上,然后被物体散射;另一束称为参考光,直接照射到记录介质上。
物光和参考光在记录介质上相遇,发生干涉,形成复杂的干涉条纹。
《激光与全息照相》知识清单一、激光(一)激光的原理激光(Laser),全称为“受激辐射光放大”。
其原理基于原子的能级结构和受激辐射过程。
在普通光源中,原子的发光是自发的,各个原子发光的方向、频率和相位都是随机的,因此光的相干性很差。
而在激光中,处于高能级的原子受到外来光子的激励,跃迁到低能级并发出与激励光子频率、相位、偏振方向和传播方向都相同的光子,从而实现光的放大。
(二)激光的特点1、方向性好激光的发散角很小,可以近似看作是平行光,能够传播很远的距离而不显著扩散。
这使得激光在诸如激光测距、激光通信等领域具有重要应用。
2、单色性好激光的波长范围非常窄,光谱纯度高。
这对于需要特定波长光的应用,如光谱分析、激光医疗等非常重要。
3、相干性强激光的光波在时间和空间上的相位关系高度一致,具有很强的相干性。
这使得激光能够用于干涉测量、全息照相等需要相干光的技术。
4、亮度高激光的能量在很小的空间和时间内集中,因此具有极高的亮度。
这使得激光在切割、焊接、打孔等工业加工以及激光武器等方面发挥着巨大作用。
(三)激光的产生激光的产生需要三个基本要素:工作物质、激励源和光学谐振腔。
1、工作物质工作物质是能够产生激光的物质,如气体(氦氖气体)、液体(染料)和固体(红宝石、钕玻璃等)。
这些物质具有特定的能级结构,能够实现粒子数反转。
2、激励源激励源为工作物质中的原子提供能量,使其从低能级跃迁到高能级,形成粒子数反转。
激励方式有光激励、电激励、化学激励等。
3、光学谐振腔光学谐振腔由两块反射镜组成,使得在工作物质中产生的受激辐射光在腔内来回反射,不断得到放大,最终形成稳定的激光输出。
(四)激光的应用1、通信领域激光通信具有容量大、保密性好、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于卫星通信、光纤通信等。
2、医疗领域激光在眼科手术(如近视矫正)、皮肤科(如去除纹身、治疗血管瘤)、外科手术(如激光切割、止血)等方面发挥着重要作用。
3、工业加工包括激光切割、焊接、打孔、打标等,能够实现高精度、高效率的加工。
《激光与全息照相》讲义一、激光的基本原理在探讨全息照相之前,咱们得先弄清楚激光是怎么一回事。
激光,英文叫“Laser”,它可不是一般的光。
普通的光,比如太阳光或者灯光,都是由无数个不同频率、不同相位、不同方向的光子随机组合而成的,所以比较杂乱无章。
而激光就不一样啦,它具有高度的单色性、相干性和方向性。
激光产生的原理,得从原子的能级结构说起。
原子中的电子会在不同的能级上运动。
当原子吸收了一定的能量,电子就会从低能级跳到高能级;反过来,电子从高能级回到低能级时,就会释放出能量,这能量以光子的形式发射出来。
在激光的产生过程中,有个关键的概念叫“受激辐射”。
假设一个处于高能级的电子,受到外来光子的刺激,它会回到低能级,同时释放出一个与外来光子频率、相位、方向都完全相同的光子。
这样一来,原来的一个光子就变成了两个完全相同的光子。
为了实现激光的持续输出,还需要有一个光学谐振腔。
它就像一个筛选器,只有那些沿着特定方向、频率符合要求的光子才能在腔内来回反射,不断地激发更多的受激辐射,从而使光得到放大,最终形成强大的激光束从谐振腔的一端输出。
二、全息照相的原理了解了激光,咱们再来说说全息照相。
全息照相和传统的照相可大不一样。
传统照相,比如咱们用手机或者相机拍的照片,记录的只是物体表面的光强分布,也就是物体的明暗信息,丢失了相位信息,所以得到的是一个二维的平面图像。
而全息照相呢,它不仅能记录光强,还能记录光的相位,从而能够重现物体的三维立体图像。
全息照相的原理基于光的干涉。
当一束激光被分成两束,一束叫做物光,另一束叫做参考光。
物光照射到物体上,然后被物体散射;参考光则直接照射到记录介质上。
这两束光在记录介质上相遇,发生干涉,形成复杂的干涉条纹。
这些干涉条纹就包含了物体的全部信息,包括光强和相位。
当用与参考光相同的激光照射这些干涉条纹时,就能重现出原来物体的立体图像。
三、全息照相的记录过程接下来详细讲讲全息照相的记录过程。
实验7 激光全息照相【实验目的】1.了解全息照相的基本原理。
2.学习并掌握全息照相的基本实验技术。
【实验原理】英国物理学家伽柏(D.Gabor)在1947年,并非从三维成像(three dimensional imaging)的目的出发,而是为了提高电子显微镜(electron microscope)的分辨率,发明了全息术(holography)。
他提出用物体衍射的电子波制作全息图(hologram),然后用可见光(visible light)照明全息图来得到放大的物体像。
由于省去了电子显微镜物镜(objective),这种无透镜两步成像过程可期望获得更高的分辨率(resolution),伽柏用可见光验证了这一原理。
全息术的思想渊源来自波动光学(wave optics),全息术的发展,不仅有赖于激光(laser)的出现,还有赖于其它方面的贡献。
伽柏曾经说过:“在进行这项研究时,我站在两个伟大的物理学家的肩膀上,他们是布喇格(W.L.Bragg)和采尼克(F.Zernike)。
”这就是说,伽柏全息思想的萌生受到他们的启发。
在发明全息术的前几年,伽柏看过布喇格的“X射线显微镜(X-ray microscope)”(布喇格采用两次衍射使晶格的像重现),并注意到如若采用布喇格的方法还不足以记录傅里叶变换的全部信息。
为了解决相位记录的问题,伽柏想到了采尼克在研究透镜像差(lens aberration)时使用过的“相干背景”,即用“相干背景”作为参考波(reference wave),那么参考波与衍射波(diffraction wave)(物波(object wave))相互干涉,用照相底片记录干涉图样(interference pattern),便得到包含相位(phase)信息在内的干涉图样,此即全息图。
在全息图上,两个波相位相同处产生极大,相反处产生极小,当用参考光照明全息图时可重建物波波前(wave front)。
实验 32 激光全息照相【实验目的】1.学习全息照相的基本原理和方法2.了解全息照相的主要特点3.学习观察全息照片的方法【仪器设备】全息照相的整套装置(PHYWE),如图1 所示:【全息照相的特点】全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础,借助于参考光波记录物光波的振幅与位相的全部信息,在记录介质(如感光干版)上得到的不是物体的像,而只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密干涉条纹,称之为全息图。
条纹的明暗程度和图样反映了物光波的振幅与位相分布,好像是一个复杂的衍射光栅,只有经过适当的再照明才能重建原来的物光波。
全息照片还具有如下几个特点:(1)全息照片在适当的照明下重建物光波与原来的物光波具有相同的深度和视差。
改变观察的位置,就可以看到景物被遮拦的物体,观察近距离的物体,眼睛必须重新调焦。
(2)把全息照片分成小块,其中每一小块都可以再现整个图像。
因为照片上每一点都受到参考光和被摄物体所有部分的光的作用,所以这些点就用编码的形式包含了整个图像的信息。
但是当小块逐渐减小时,分辨率逐渐变差。
(3)全息照片可以用接触法复制,但无正负片之分,不论是原来的还是复制的都再现被摄物体的正像。
而且无论照明乳剂的反差特性如何,再现影像的反差同原物体的反差都非常接近。
(4)全息照片绕垂直轴线转180°,引起一个倒转的像,让全息照片绕一水平轴线旋转180°,也产生一个倒转的像,但让全息照片绕一个垂直与全息图平面的轴线转180°,则不引起像的倒转。
(5)最后一个特点是在同一张底片上用连续曝光方法可以重叠几个影像,而每一张影像又不受其它影像的干扰而单独显现。
【物理原理】全息照相是一种采用相干光源的两步光学成像过程。
第一步是在记录介质上记录由参考光和物光形成的复杂的干涉图样――全息图,第二步是在适当的照明下从全息图再现出物体通常的图像,所以全息照相的基本理论,实质上就是一种较为广义的双光束干涉场的计算。