《像面全息图的制作实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《像面全息图的制作实验（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验二像面全息图的制作一、实验目的1掌握像面全息图的记录和再现原理，学会制作像面全息图。2观察像面全息图的再现像，比较其与普通三维全息图的不同之处。3分析离焦量对像面全息图再现像清晰度的影响。二、实验原理像面全息图或称聚焦像全息图。将物体靠近全息记录介质，或利用成像系统将物体成像在记录介质附近，再引入一束与之相干的参考光束，即可制作像全息图。当物体紧贴记录介质或物体的像跨立在记录介质表面上时，得到的全息图称为像面全息图。因此， 像面全息图是像全息图的一种特例。根据菲涅耳点源全息图理论，再现光源宽度的影响: i ippzxxz（2-1）式（ 2-1）中，ix为再现象在x 方向的展宽，px为再现光
2、源在x 方向的宽度，ipzz、分别为再现象、再现光源与全息图之间的距离；而再现光源光谱宽度的影响: 0210()r ii rxxxzzz（2-2）式（ 2-2）中，2为再现光源光谱宽度，1为拍摄全息图时激光的波长，0rxx、分别为物体和参考光源与全息图平面在x 方向的距离，0rzz、分别为物体和参考光源与全息图平面在Z 方向的距离，当000izz, 此时0ixix, 可克服上述二种影响，因此 可用白光再现。像面全息图的特点是可以用宽光源和白光再现。对于普通的全息图， 当用点光源再现时，物上的一个点的再现像仍是一个像点。若照明光源的线度增大，像的线度也随之增大，从而产生线模糊。计算表明，记录时物
3、体愈靠近全息图平面，对再现光源的线度要求就愈低。当物体或物体的像位于全息图平面上时。再现光源的线度将不受限制。这就是像面全息图可以用宽光源再现的原因。全息图可以看成是很多基元全息图的叠加，具有光栅结构。 当用白光照明时，再现光的方向因波长而异， 故再现像点的位置也随波长而变化，其变化量取决于物体到全息图平面的距离。 可见，各波长的再现像将相互错开又交叠在一起，从而使像变得模糊不清，产生色模糊。当全息干板处于离焦位置(即不在成像面上)时，再现像的清晰度将下降。离焦量越大，再现像就越模糊不清。然而，像面全息图的特征，是物体或物体的像位于全息图平面上，因而再现像也位于全息图平面上。此时，即使再现照明
4、光的方向改变，像的位置也不发生变化，只是看起来颜色有所变化罢了。这就是像面全息图可以用白光照明再现的原因所在。应当注意， 像面全息图的像不象普通全息图那样冗余地编码，而是局部地编码在全息图上，因此， 再现时照明光束必须照到整个全息图才能把像完整地再现出来。此外 由于像面全息图本身的特征限制了物体的三维特性，故它仅具有有限的景深。如果在本实验中，参考光不是从全息干板的乳剂面入射，而是从全息干板的背面入射，则所得到的全息图既是像面全息图，又是反射全息图，称之为反射像面全息图。反射像面全息图具有反射全息图的特性，当用自光再现时，随着入射角的不同，再现像将呈现不同的颜色。三、实验光路与内容像面全息图有
5、多种光路，介绍以下两种常用的光路：参考光路一：光路说明：像面全息图的记录光路如图2-1 所示。激光器La发出的激光束经反射镜M1折转后被分束镜BS 分成两束： 透过 BS 的光束经反射镜M2反射后被扩束镜L01扩束并照明物体（物体可用硬币或小瓷物），物体被镜头L 成像在全息干板上构成物光；被BS 反射的一束光经反射镜M3，反射后被扩束镜L02扩束并照明全息干板H，作为参考光。由于全息干板位于像面上，故记录的是像面全息图。图 2-1 像面全息图记录光路一La激光器；M1M3反射镜；K光电开关；BS分束镜；L镜头；L01、L02扩束镜；H全息干板参考光路二：光路说明： 图 2-2 也是一种像面全息
6、的记录光路激光束通过曝光定时器的光开半之后，至分束器 BS，反射光束又被平面镜M1反射，经过扩束器L01扩束后照亮物体，该物体由透镜 L 成像在全息感光板H 上；而透过BS 的光束被平面镜M2反射，再被扩束器L02扩束，作为参考光束到达H，与物光束相干，记录于感光乳胶层。图 2-2 像面全息图记录光路二La激光器；M1、M2反射镜；K光电开关；BS分束镜；L镜头；L01、L02扩束镜；H全息干板四、实验仪器光学平台， He-Ne 激光器， 溴钨灯， 曝光定时器， 薄透镜， 反射镜， 光电开关， 分束镜，扩束镜，全息干板，小物品，载物台，安全灯，直尺，细线，小白屏；五、实验步骤1选择元件根据光路
7、图选择合适的光学元件及镜架。BS 最好采用分束比可连续调节的渐变分束镜。成像透镜L 选用大相对孔径的照明物镜，以增大物光强度和再现像的清晰范围。2调整光路选择其中一条光路按照光路图拼搭和调整光路。通过移动反射镜调整参考光的光程，使参考光与物光的光程差接近于零。物光与参考光的夹角不要太大，一般在3040之间。全息干板 H 应位于物体的共轭面(即成像面 )上。物体像的大小可通过调整物体和全息干板的位置来控制。最好将物体置于两倍焦距处，使之1:1 成像。以防止像的失真。3调整光束比根据物体的反射性能，通过调节分束镜BS，使参考光与物光的光束比为2:l4:l 。4曝光记录在暗室中裁片、装架，稳定一分钟
8、后进行曝光。曝光时间10s 左右，显影时间与定影时间可根据室温相应调整，即得到吸收型像面全息图。5漂白处理为了提高衍射效率，用R10 漂白液 (A 液、 B 液 l：l 配制 )进行漂白处理，把黑色部分消除后再稍做浸泡，水洗数分钟后凉干，即得到相位型像面全息图。6像全息图再现像的观察本实验光路采用发散的球面波作为参考光照明记录，再现时可以用一个灯丝稍集中的溴钨灯， 按记录时参考光的方向照明。记录时也可改用平行光作为参考光，此时须加一个准直物镜用平行光再现，也可直接用太阳光再现。像面全息图可用白光宽光源再现，再现像是消色差的，位于全息图平面上(二维物体 )或跨立在全息图平面上(三维物体 )。六、思考题1像面全息图的再现像、像全息图的再现像和物体的像三者有何区别? 2现有一张某物体的菲涅耳全息图，试利用它来制作该物体的像面全息图。要求画出原理性的光路图，并叙述制作步骤。3试设计一个拍摄反射像面全息图的光路。
