〖实验三十四〗
全息照相
实验时间2015年5月12日 报告时间2015年5月13日
1300011454 周二下午第2组3号
〖目的要求〗
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； 3、了解摄影暗室技术。
〖仪器用具〗
光学平台，He-Ne激光器及电源，快门及定时曝光器，扩束透镜，反射镜和分束器，光功率计，全息底片，被摄物体，显微镜，暗室技术使用的设备
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〖实验原理〗
全息照相中所记录和重现的是物光波前的振幅和相位，即全部信息，这是全息照相名称的由来。但是，感光乳胶和一切光敏元件都是“相位盲”，不能直接记录相位。必须借助于一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和相位。直接观察拍好的全息图，看不到像。只有照明光按一定方向照在全息图上，通过全息图的衍射，才能重现物光波前，使我们看到物的立体像。故全息照相包括波前的全息记录和重现两部分内容。下面是透射式全息照相原理。
1、全息记录
如果将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来，那就记录了底片所在位置物光波前的振幅和相位。
物光一点发出的球面波波前：
~U0(x,y)?A0(x,y)exp[i?0(x,y)]
参考光波前：
2?~Ur(x,y)?Arexp[iysin?]
?则底片上总复振幅：
~~~U(x,y)?U0(x,y)?Ur(x,y)?A0(x,y)exp[i?0(x,y)]?Arexp[i光强分布：
2??ysin?]
2
2?~~*22I(x,y)?UU?A0?Ar?2ArA0cos[?0?ysin?]
?感光底片在曝光后经显影和定影等暗室技术处理，成为全息图。适当控制曝光量及显影条件，可以使全息图的振幅透过率t与曝光量E(正比于光强I)成线性关系，即
t(x,y)?t0??I(x,y)
上面讨论了物光作为一个点光源所产生的球面波和参考光的干涉。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光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(即波长和方向相同)的平面波照在全息图上，则在z=0平面上全息图透射光的复振幅分布为
~~Ut(x,y)?Ur(y)?t(x,y)
整理后得
2?~22Ut(x,y)?[t0??(Ar?A0)]Arexp[iysin?]???Ar2A0exp[i?0]??Ar2A0exp[?i?0]exp[i其中第一项为0级衍射；
2?
?2ysin?]第二项为 +1级衍射，经全息图 +1级衍射后会重现物的虚像，大小，形状，位置与原物完全相同；
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第三项为 -1级衍射，为一汇聚的球面波，成一实像，且有一附加角度变化。
若照明光方向与参考光方向相反，则实像会在原来物的位置上，虚像会有一附加角度变化。
a全息记录 b全息再现 c共轭光全息再现
3、参考光为球面波的全息照相
记录全息图的参考光不一定是平面波，也常用发散的球面波。这时重现的衍射不一定是一个虚像、一个实像，有可能两个都是虚像。另外，重现照明光的点光源和原参考光点光源必须在相同位置(相对于底片)才
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能得到无畸变虚像。如要得到无畸变实像，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。如果重现时点源位置不同于参考光点源，则重现像的位置不同于原来物位置，重现像的放大倍数也不等于1。对于与记录时相同属性的发散球面波照明，点光源愈远，像愈大；反之，像缩小。
〖实验条件〗
为了照好一张全息图必须具备以下几个基本条件：
（1）一个很好的相干光源，本实验用的氦氖激光器，相干长度约为20cm。为保证物光和参考光之间良好的相干性，要尽可能使两束光光程相等。
（2）保证全息照相所用系统的稳定性。尤其是曝光的3~4秒内，千万要保持台面的稳定。
（3）高分辨率的感光底片，本实验用的感光底片分辨率为3000条/mm。
（4）了解和使用显影、定影、冲洗等有关摄影暗室技术。
〖实验内容〗
1、设计安排光路
应满足如下要求：
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全息照相 实验报告
