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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划透镜成像记录全息图实验报告全息实验报告【背景】全息术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。DennisGabor是全息照相技术的发明者，由此获得了诺贝尔物理学奖。自此，全息技术逐渐发展起来，近五十年来全息术的研究日趋广泛深入，逐渐开辟了全息应用的新领域，成为近代光学一个重要分支。现如今全息术已渗透到社会生活的各个领域,并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，例如利用全息技术进行艺术品展示、防伪商标、3D全息显示屏等，在未来，全息技术还可能被用于全息电视。【实验目的】
2、1.复习且巩固全息照相的基本原理与相片制作的处理方法。2.掌握调节光路的方法。3.掌握像面全息图的记录和再现原理，学会制作像面全息图；4.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；【实验仪器】全息实验台，激光器，分束镜，反射镜，扩束镜，载物台，底片夹，被摄物体，全息干板，显影及定影器材，凸透镜全息照相【实验原理】全息照相是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相
3、中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。全息照相过程：一.把物体光波的全部信息记录在感光材料上。二.照明已被记录下来的全部信息的感光材料，使其再现原始物体的光波。实验光路图【实验内容与步骤】1全息照相光路调整按上图所示光路安排各光学元件，并作如下调整：使各元件中心点对应的法线平行于桌面并且基本等高；(b)在底片架上夹一块玻片，使参考光均匀照在玻片上、入射光均匀照亮被摄物体，且其漫反射光能照射到白屏上，调节参考光与物光夹角在30左右；(c)使物光和参考
4、光的光程大致相等，光程差小于2cm；(d)可分别挡住物光和参考光调节其光强比约1:31:10，两光束有足够大的重叠区；(e)所有光学元件必须通过磁钢与平台保持稳定；2全息照片的记录设置好曝光时间。拿下玻片，用挡光板挡住激光器的光束，在底片夹上装全息干板，使底片的药膜面对着物光和参考光，移开挡光板进行曝光。然后关闭激光器，取下底片待处理。3照相底片的冲洗取下曝光后的底片，用清水打湿，放入显影液后，刚发现变色后，马上取出，并用清水冲洗，再放入定影液中定影，然后用流水冲洗，使多余的银粒冲去。再用电吹风吹干。4全息照片的再现观察用经扩束后的激光照射底片，可观察到清晰的原物体。【实验结果】【误差分析】1
5、.扩束镜，反射镜等光学仪器调试不当有俯仰角度问题的出现导致光路不平行引起光程差较大，导致图像不太明显。2.定影显影时间把握不够。3.物光与参考光的夹角略大于三十度，导致分辨率降低。像面全息【实验原理】像面全息图是一种可用白光再现的全息图，它记录的是物体的几何像，换言之是把成像光束作为物光波，相当于“物”与全息干板重合。白光再现时各波长所对应的再现象在空间几乎重叠，把像模糊抑制在最低水平。像面全息图再现时可得到立体感很强的像。根据菲涅耳点源全息图理论，再现光源宽度的影响:?=?式中，?为再现象在x方向的展宽，?为再现光源在x方向的宽度，?、?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
6、谱宽度的影响:?=?2?0?1?0?)?式中，?2为再现光源光谱宽度，?1为拍摄全息图时激光的波长，、x0,xr分别为物体和参考光源与全息图平面在x方向的距离，z0、zr分别为物体和参考光源与全息图平面在Z方向的距离，当?,此时?0,可克服上述二种影响，因此可用白光再现。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。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。
7、此时，即使再现照明光的方向改变，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。【实验内容与步骤】见上文全息照相的实验内容，实验图如下：全息照相实验报告实验目的1了解全息照相的基本原理；2学习全息照相的实验技术，拍摄合格的全息图实验原理一透射式全息照相1.全息记录将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来，即记录了底片所在位置物光波前的振幅和相位光可看作由物体上各点所发出的球面波的叠加。P(x0,y0,z0)发出的球面波为设感光底片所在平面为z0，则此平面上物光波前为若参考光为一束平面波，其传播方向在yz平面上，且与底片法线成角，z0处参考光波前
8、可表示为底片上总复振幅分布为底片上的光强分布则为以上式得或适当控制曝光量及显影条件，可以使全息图的振幅透过律t与曝光量E成线性关系，即式中t0和为常数。全息照相和普通照相的区别：普通照相中，物通过透镜成像在底片上，物、像之间有点点对应关系。全息照相中不用成像透镜，物、像之间不存在点点对应关系。物上每一点发出的球面波照在整个底片上。反之，底片上每一点又记录了所有物点发出的光波。普通照相中，底片记录的是光强分布，而全息底片记录的则是物光和参考光的干涉条纹光强有极大值光强有极小值干涉条纹的反衬度定义为对于一定的参考光，取决于A0。干涉条纹的反衬度反映了物光振幅A0，而干涉条纹的间距则决定于?0?随位
9、置变化的快慢。也就是说，对一定的?来说，干涉条纹的间距和取向反映了物光波前的相位分布?0(x,y)因此底片记录了干涉条纹，也就是记录了物光波前的全部信息振幅A0和相位?0整个物是由无数个点光源所组成，因而整个全息图就是无穷多个球面波与参考波干涉所组成的复杂干涉条纹。2物光波前的重现用一束与参考光完全相同的平面波照在全息图上，则在z0平面上全息图透射光的复振幅分布为将之前式子代入得到这样，透过全息图以后z0平面上波前可以分成为上式所表示的三项。第一项0级衍射，平面波。第二项1级衍射，重现了和原来物体发出的光波完全一样的波前，虚像，球面发散波。第三项1级衍射，包含了物光的共轭波前还有相位因子，实像
10、，会聚球面波。与参考光相反的照明光也能重现虚像和实像，但重现像的位置有相应的变化。3参考光为球面波的全息照相重现时有可能两个都是虚像。此外，重现照明光的点光源和原参考光点光源必须在相同位置才能得到无畸变虚像。如要得到无畸变的实像，则应以参考光的共轭光一束会聚在原参考光点源的会聚光去照明底片。二反射式全息照相反射式全息照相也称为白光重现全息照相，这种全息照相用相干光记录全息图，而用“白光”照明得到重现像。利用了布拉格条件来选择波长。记录全息图时，相邻两银层之间距离近似于半波长，重现光在这三维物体上的衍射极大值必须满足下列条件：光从银层上反射时，反射角等于入射角相邻两银层的反射光之间光程差必须是。
11、这就是布拉格条件。当不同波长的混合光以一确定的入射角i照明底片时，只有波长满足=2dcos?的光才能有衍射极大值。对同一张底片，i愈大，反射光的波长愈短。实验内容1.透射式全息图的记录打开激光器，设计安排光路。关闭快门挡住激光，将底片装在底片夹上，。静置二三分钟后进行曝光。对曝光后的底片作化学处理。步骤：在蒸馏水内静置1020秒；在浓度为40%的异丙醇中脱水1分钟。在浓度为60%的异丙醇中脱水1分钟。在浓度为80%的异丙醇中脱水15秒。在浓度为100%的异丙醇中脱水，直至出现清晰、明亮的红色或黄绿色图象为止。取出干版，迅速用吹风机热风快速吹干直到全息图重现象变为金黄色清晰、明亮图象为止2透射式
12、全息图的重现用透镜将激光扩束后照明全息图平移全息底片，使其向光源靠近或远离，观察像的变化。用一张有=5mm小孔的黑纸贴近全息底片，人眼通过小孔观察全息虚像将底片绕铅垂轴转180o用会聚光或未扩束平行光照明底片，用毛玻璃找实像将全息图放在生物显微镜下观察其干涉条纹。估算干涉条纹间距3.反射式全息图物光和参考光来自同一束光，物面最好有金属光泽。物距干板不宜太远以保证时间相干性。重现时可用白光。实验现象反射式物象比较不明显，表面有白色雾气状的杂质，干扰了重现的效果只能看到隐约的三枚硬币，能观察到1角和兰花图案透射式这个实验较成功，能够大致清晰的看到三枚硬币，非常有立体感。实验小结及注意事项1）激光更
13、强则制作的效果要更好一些，保证一个很好的光源。2）一定要保证物光和参考光之间良好的相干性，即尽可能使两束光光程相等。3）保证全息照相所用系统的稳定性。在曝光时要静止不动，避免因活动引起空气密度的改变，而让实验失败4）光路系统应满足下列要求：?经透镜扩展后的参考光应均匀照在整个底片上，被摄物体各部分也应得到较均匀照明?物光和参考光的光程大致相等?在底片处物光和参考光的光强比约为1：21：65）使乳胶面对着光入射方向6）吹风机吹干的时候不能靠的太近，避免产生白色的雾气影响效果7）在用试剂浸泡的时候要尽量严格按照标注的时间执行，第一个反射试验没有成功有很大的可能是因为在浸泡的时候超时了西安交通大学高
14、级物理实验报告课程名称：高级物理实验实验名称：光全息照相系列实验系别：实验日期：XX年12月9日姓名：班级：学号：第1页共6页实验名称：光全息照相系列实验一、实验目的：了解全息照相基本方法和原理。掌握拍摄全息图的实验方法。二、实验仪器：全息台、He-Ne激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底板等。三、实验原理：1.全息照片的拍摄：全息照片是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程。两列相干光波，一列直接来自于激光源，另一列通过物体反射，分别入射到感光板上，由于二者是相干光，所以在感光板上干涉形成明暗相间的干涉条纹，感光板上的光强分布及干涉条纹间距与光的振幅和相位都有关，这样就不仅能记录物体的颜色，还能够记录物体的位置远近等信息。2.物体的再现：由于全息照相在感光底板上形成的是干涉图样，所以观察全系照片时必须用和与原来参考光完全相同的光束去照射，称为再现光。再现过程是干涉图样的衍射过程。3.全息照相的特点：全息照相是利用光的干涉和衍射原理，而普通的照相则是利用广德透镜成像原理；全息照片上
