全息术实验报告.docx

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全息术
By金秀儒
物理三班
Pb05206218
实验题目：全息术
学号：PB05206218
姓名：金秀儒
实验目的：
初步了解全息术的基本原理，并拍摄物体的三维全息图和制作全息光栅。
实验仪器：
He-Ne激光器、分束板、透镜、全息干板。
实验原理：
全息图种类很多，有菲涅耳全息图、夫琅禾费全息图、傅立叶变换全息图、彩虹全息图、 像全息图、体积全息图等。不管哪种全息图都要分成两步来完成：第一步，干涉法记录全息图， 即波前记录；第二步，用全息图使原光波波前再现，即波前再现。
1. 波前记录
由于所有的记录介质只能对光强有响应，因此普通照相机利用直接成像的方法，只能记录 下光波的振幅信息，为了记录物体发射光波的相位信息，人们自然想到利用光的干涉效应。因 此在拍摄全息图时除了物光波外还必须有一束参考光波，这两束光波应当具有良好的相干性， 以便记录下清晰的干涉条纹。图3. 5. 1-1是一般拍摄离轴全息图(也叫作菲涅耳全息图)的光 路图。为了说明全息图的形成过程，我们只取物体上的某一个发光点0,并取全息干板平面为 Oxy坐标平面，如图3. 5. 1-2所示，设物点0的坐标和参考光点R的坐标分别为(xo, y0, z0) 和(xr, yR, zR),则Oxy平面上物光的复振幅分布为
三维全息图记录光路
S—激光8;P—分束镜;M—全反射惋;
L—扩束镜;O-物体;H—全息干板
在Oxy平面上参考光的复振幅分布为
R(x, y) = Ro (x, y) exp[ ;<[>s (x, y)]参考光波和物光波在Oxy平面上干涉叠加后的光强为
/ = （O + R）（0 + /?）* = 00* +RR * +0R * +R0* = 0： + 盅 + 2O0R0 cos（①° 一 ①&）
可用作全息记录的感光材料很多，一般最常用的是卤化银乳胶涂布的超微粒干板，称为全息干 板，按图3. 5. 1-1拍摄的全息图也叫做平面全息图，我们用振幅透射率来表示其特性，一般它 是一个复函数，具有下面的形式：
% U,y） = 70（x,y）exp[jT（x,y）]
在上式中如果V与（x,y）无关，是一个常数，就称为振幅型全息图。如果J与（x,y）无关, 是一个常数，就称为相位型全息图。如果两者都与（x,y）有关，就称为混合性全息图。全息照 相干板的特性可以用图3. 5. 1-3所示的t -H曲线来表示。其中t为振幅透射系数，H为曝光 量。因为t-H曲线只在中间一段近似为直线，所以对于不同的曝光量（光强与曝光时间的乘积）, 可以完成不同的记录一线性记录和非线性记录般记录时取曝光量在H。的位置。并控制参、 物光强比为2比1至10比1的范围。这样就可以实现线性记录。在线性记录的条件下，
韦=0o + 卩H = 0o + （3tl
t为曝光时间，I为总光强，0。和0为常数。B等于图3. 5. 1-3中线性区的斜率，将公式（3） 中的光强表达式代入，得到拍好的全息图的复振幅透射率
Th =