全息术实验报告.doc

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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。
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。-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O,并取全息干板平面为Oxy坐标平面,-2所示,设物点O的坐标和参考光点R的坐标分别为(x0,y0,z0)和(xR,yR,zR),则Oxy平面上物光的复振幅分布为

在Oxy平面上参考光的复振幅分布为

参考光波和物光波在Oxy平面上干涉叠加后的光强为

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,-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:

在上式中如果ψ与(x,y)无关,是一个常数,就称为振幅型全息图。如果τ0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。-3所示的τ-H曲线来表示。其中τ为振幅透射系数,H为曝光量。因为τ-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——线性记录和非线性记录。一般记录时取曝光量在H0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,

t为曝光时间,I为总光强,β0和β为常数。-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

波前再现
设再现用的照相光波在Oxy平面上的分布为

此再现光波经过全息图后衍射波的复振幅分布为

考察式第二项(由于第一项较小,大多数情况下可以忽略),可以认为:

为全息照相的基本公式,式中第一项代表直射光,第二项代表原始像,第三项代表共轭像。对有许多物点组成的物体,式(9)中,所以容易知道
这叫做晕轮光,当物体较小时它的空间频率不高,在拍摄全息图时,取稍大一些的参考光与物光的夹角就可以避开它的影响,观察到清晰的原始图。
原始数据记录:
1、全息光栅:(操作4+)
全息光栅
激光器波长λ
布置光路时量角器粗测的Ψ值
由全息光栅测出距离L,半长度x
2、三维全息术:(操作4++)
布置好光路,并在干板上曝光进行冲洗后进行重现,可以看到明亮的小鸡的虚像,但