全息照相实验技巧探讨.doc

全息照相实验技巧探讨
王俊
(100104239，10级机械工程及自动化（2）班)

摘要:该文在全面理解全息照相“干涉记录,衍射再现”原理的基础上,分析了影响激光全息照相实验的诸因素,并对这些因素进行了深入的探讨,对提高全息图质量,提出了具体的解决方法。
关键词:激光全息照相;全息图;干涉;衍射;光程差

Hologramexperimentskilldiscussion
WangJun
(100104239,mechanicalengineeringandautomation(2)class)

Abstract:Thisarticlewasunderstandingcomprehensivelythehologram“interferestherecord,thediffractionreapearance”intheprinciplefoundation,analyzedvariousfactorswhichinfluencelaserhologramexperiment,andcariedonthedeepdiscussiontothesefactorstoimprovethehologramquality,andproposedtheconcretesolution.
Keywords:laserhologram;hologram;interference;diffraction;lightpathdifference

光是一种电磁波,它的全部信息包含:振幅(反映物体上各点发出的光的强弱,决定像的强度),位相(反映物体上各点在空间的相对位置,决定像的形状)和频率(反映光的颜色)。普通照相只记录了振幅,得到的是二维平面像,而全息照相在记录振幅信息的同时还记录了位相信息,即记录了光波的全部信息。因而这种照相称为全息照相。全息照相得到的是三维空间的立体像,它所依据的基本原理通常概括为“干涉记录,衍射再现”。全息摄影技术的应用十分广泛,目前,已应用于精密测量、无损探伤、空气动力学、高速摄影、全息显微术、信息处理和信息储存等许多领域。
1.全息照相简述
由光的波动理论知道,光波是电磁波。一列单色波可表示为x=A(cosωt+φ—2πr/λ)--(1)式(1)中A为振幅,ω为圆频率,λ为波长,φ为波源的初相位。一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加。光在传播过程中,借助于它们的频率、振幅和相位来区别物体的颜色(频率)、明暗(振幅平方)、形状和远近(相位)。普通照相是通过成像系统(照相机镜头)使物体成像在感光材料上,材料上的感光强度与物体表面光强分布有关,因为光强与振幅平方成正比,所以它只记录了光波的振幅信息,无法记录物体光波的相位差别。因此普通照相记录的只能是物体的一个二维平面像,缺乏立体感。全息照相是通过光波的干涉原理作记录,它不仅记录了物体发出或反射的光波的振幅信息,而且把光波的相位信息也记录下来,所以全息照相技术所记录的并不是普通几何光学方法形成的物体像,而是物光光波本身。它记录了光波的全部信息,并且在一定条件下,能将所记录的全部信息完全再现出来,因而再现的物像是一个逼真的三维立体像。全息照相包括2个过程,第一,把物体光波的全部信息记录在感光材料上,称为记录(拍摄)过程;第二,照明已被记录下全部信息的感光材料,使其再现原始物体的光波,称为再现过程。全息照相的基本原理是以波的干涉为基础,所以除光波外,对其他的波动过程,如声波、超声波等也都适用。
2.全息照向的拍摄原理
拍摄全息照片的基本光路大致如图(1)
一激光光源（波长为λ）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。
关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹各处浓淡也就不同。
关于相位。如图(2)。设O为物体上某一发光点．

图（1）图（2）
3.影响全息照相实验成功的因素
3.1系统稳定性对实验结果的影响
由于全息图上所记录的是参考光和物光的干涉条纹,而这些条纹非常细,在曝光过程中,极小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清,甚至使干涉条纹完全不能记录下来。
3.2光路对实验结果的影响
3.2.1参考光和物光的光程差的影响。
参考光和物光的光程差不能太大,不能大于所用激光的相干长度,否则两者不能相干,无法在全息干板上获得干涉条纹。
3.2.2参考光和物光的夹角的影响。
假如全息干板上干涉条纹的间距为d,光源波长为λ。根据干涉原理,d与参考光和物光之间的夹角θ有关d=