基于全息照相相关原理及应用探究

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1、基于全息照相相关原理及应用探究北航物理实验研究性报告基于全息照相相关原理及应用探究第一作者：学号：第二作者：学号：班级：北京航空航天人学基础物理实验研究性报告冃录录2介绍错误！未定义书签。一、实验目的3二、实验原理31.全息照相：32.两次曝光法测定金属的弹性模量:7三、四、2、3、五、1、2、六、实验仪器9实验内容10全息照片的拍摄和全息像的再现..10冲洗底板11再现像的观察12数据记录与处理12原始数据记录12数据处理12讨论与总结131、误差分析132、总结体会14七、全息照相应用153.4.全息显示15全息干涉计量15全息光

2、学元件17全息信息存贮18八、参考资料192北京航空航天大学基础物理实验研究性报告摘要全息照相在概念上与普通照相有根本不同。全息照相不只是记录物的光强度分布，而是耍记录下传播到记录平面上的完整的物波场。这就耍求既耍记录振幅也耍记录位和。全息照相是一种利用相干光干涉得到物体全部信息的二步成像技术，它可以再现物体的立体形象。此外，它有光路简单、对光学元件的精度要求较低等特点，因而在干涉计量领域内得到了广泛应用，。前主要应用丁•全息显示，全息干涉计量，全息光学元件，全息信息贮存。一、实验冃的1、了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透

3、射式全息照相的基木技术和方法；2、掌握在光学平台上进行光路调整的基木方法和技能；3、学习用二次曝光法进行全息干涉测量，并以此测定铝板的弹性模量；4、通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基础知识。二、实验原理1.全息照相：全息照和所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息，这是全息照相名称的由来。但是，感光乳胶和一切光嫩元件都是只对光强欣感，不能直接记录位相，必须借助-•束相干参考光，通过拍摄物光和参考光Z间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息。同样，对丁全息图的观察，也必须使照明光按一定方向照射到全息图上，通

4、过全息图的衍射得现物光波前，这吋人眼便能看到物体的立体像。根据记录光路的不同，全息照相乂分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质（T板）的同侧，则称为透射全息；若物光和参考光位于记录介质的异侧，则称为反射全息。因为两束相干光所形成的3北京航空航天人学基础物理实验研究性报告干涉条纹平行于两朿光夹角的分角线，可见透射全息的干涉面（条纹）儿乎垂直于乳胶而，而反射全息中，从干板正反两而进入的两束光在介质中形成驻波，在干板乳胶而中形成平行于乳胶面的一层一层的干涉面。下面分别讨论透射式和反射式全息照和的工作原理。（1）透射式全息照相

5、透射全息的记录所谓透射式全息照和是指再现时所观察和研究的是全息图透射光的成像。卜湎讨论物光和参考光夹角较小时平而全息图的记录与再现。将干板垂直于纸囱放置，两朿相干平行光o、r按照图1所示方向入射到感光板上，他们与感光板法向夹角分别为''。和r,并Ho光中的两条光线1、2-与r光中的两条光线1和2在A、0两点和遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的T涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅。设A、0网点为相邻的明条纹，其条纹间距d二0A,其光程差为波长入。如果再设0点处光线为2与2,则由0'''点向光线1作垂线，得光线1与2Z间光

6、程差为dsinr；由A点向光线2作垂线，得光线1与2之间的光程差为的光程差为dsino,又由于光线2与2等光程，所以光线1与1间''d（sinrsino）o若以感光板法线为基准，逆时针转至入射光线（不o人于九十度）的入射角为正，反之为负，则由图可知纹间距为：d为正，r为负，所以条sinosinr(1)4北京航空航天人学基础物理实验研究性报告图1图2在通常的全息照相中，物光与参考光都是发散球而波。将感光板•置于亡角坐标系的OXY平而上，如图2,设物光球面波的源点o和参考光球而波的源点r均处于OXZ平而内，物光光线1、2相应与参考光线1'

7、、2’在A、0两点处相遇并相干。在A、0两点附近微小区域，可将这些光线视为一束微小的平行光，把0点附近的微小区域加以放大，如图2,光线2'相当于平行光束，两束平行光在感光板上相遇并干涉，形成与Y轴方向平行的间距为d的明暗条纹。结合式（1）有：dsinoOsinrO（2）物体由空间无数物点组成，它的漫发射光可以视为无数不同光源发出的发散球囱波，它们与参考光在感光板平面相遇干涉，在干板上留下了复杂的干涉图样，其亮暗対比和反衬度反映了物光波振幅的大小，而条纹的形状、间距则反映了物光波的相位分布。透射全息的再现全息图是以干涉条纹的形式记录的物

8、光波，相当于一块有复杂光栅结构的衍射屏。必须用参考光照射才能在光栅的衍射光波中得到原來的无光，从而使物体得到再现。全息图的再现依赖于单色光经光栅后的衍射，若同样规定以光栅的法线为基准，逆时针转至入（衍）射光线的入（衍）射