全息照相和全息干涉法的应用

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除全息照相和全息干涉法的应用第一作者：第二作者：目录目录2摘要3一、实验要求3二、实验原理31.全息照相：3（1）透射式全息照相4（2）反射式全息照相52.两次曝光法测定金属的弹性模量：6三、仪器介绍9四、实验注意事项9五、实验内容91、全息照片的拍摄92、冲洗底板103、再现像的观察11六、实验数据记录与处理111、原始数据记录11【精品文档】第15页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除2、数据处理11七、误差分析13八、思考题13九、改进14十、感想与体会15十一、参考资料16摘要本报告对全息照相和全息干涉法实验的原理、步骤

2、、仪器进行了简要的介绍，并对实验数据进行处理以及误差估算。通过分析实验室条件下误差产生的原因并进行精确计算，探究如何更好地完成本实验，使之呈现更加清晰的图像以及提高精度的方法，从而深入理解实验，最后说明实验的收获与感想。一、实验要求1、了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基本技术和方法；2、掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能；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，了解有关照相的基础知识。二、实验原理1.全息照相：【精品文档】第15页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除全息照相所记录和再

3、现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。但是，感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感，不能直接记录相位，从而借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息图上，通过全息图的衍射再现物光波前，这时人眼便能看到物体的立体像。根据记录光路的不同，全息照相又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（干板）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。（1）透射式全息照相1)投射全息的记录u两束平行光的干涉将感光板垂直于纸面放置，两书相干平行光o、r按照图1所示方向入射到感光板

4、上，他们与感光板法向夹角分别为和，并且o光中的两条光线1、2与r光中的两条光线和在A、O两点相遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅。设A、O两点为相邻明条纹，则条纹间距,如图1，其光程差为波长。光线与之间光程差为，光线1与2之间的光程差为，又由于光线2与等光程，所以光线1与间的光程差为，以感光板法线为基准，逆时针转至入射光线（不大于）的入射角为正，反之为负。所以干涉条纹间距为：（1）图1图2【精品文档】第15页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除u单色发散球面波的干涉而在通常全息照相中，物光与参考光都是发散球面波。将感光板至

5、于直角坐标系OXY平面上，如图2，物光光线1、2与参考光线、。在A、O两点处相遇并相干。在点附近微小区域，可将这些光线视为一束细小的平行光，两束光在感光板上相遇并干涉，形成与Y轴方向平行的，间距为的明暗条纹，结合式（1）有：（2.1）同理，在点附近的微小区域内，条纹间距：（2.2）1)投射全息的再现全息图是以干涉条纹形式记录的物光波，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来的物光，从而使物体得到再现。以光栅发现为基准，逆时针转至入（衍）射光线的入（衍）射角为正，则光栅方程为：（3）其中为衍射角，为入射角。由相关理论可知，灰度呈正弦分布的光栅结构，

6、其衍射级只能取。所以，让与参考光r完全相同的再现光照射到全息图上，就会在原物处看到与其等大的三维像，实现全息像的再现。【精品文档】第15页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除（1）反射式全息照相反射式全息照相利用相干光记录全息图，但可以用“白光”照明得到再现像。因为眼睛可以在室内可见光环境中方便地看到原物的虚像，本实验中采用此方法制作全息像,也是用该方法进行二次曝光法测量相关数据。物光与参考光从底片的正反两面分别引入并在底片介质中形成驻波，在平板乳胶面中形成平行于乳胶面的多层干涉面，由于物光与参考光之间的夹角接近于，故两相邻干涉面间的距离近似为：(4)当用波长为632.8n

7、m的激光作为光源时，这一距离约为0.32微米，会在厚度约为25微米的光致聚合物底板上形成约60-80层干涉面（布拉格面），因而全息图是一个具有三维结构的衍射物体，再现光在这三维物体上的衍射极大值必须满足下列条件：（1）光从衍射面上反射时，反射角等于入射角；（2）相邻两干涉层之间的反射光光程差必须是，如图3，即有布拉格条件：（5）式中是感光板的折射率。图31.两次曝光法测定金属的弹性模量：两次曝光法干涉图要求在同一记录介质上制作两个全息图，它将物