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激光全息照相(大物实验总结)讲解

第一篇：激光全息照相(大物实验总结)讲解激光全息照相摘要:全息的意义在于记录光波的全部信息。自从20世纪60年代激光出现以来,全息照相得到了全面的发展和广泛的应用。本文简述了全息照相的实验原理及实验技巧,并给出了其应用前景。关键词:激光全息照相,原理,技巧,应用引言光是一种电磁波,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、指纹识别、高速摄影、全息显微术、信息处理和信息储存等许多领域。1.全息照相术的起源早在1948年.全息照相的奥秘由DenisGabor所发现.它通过光的衍射使图象由平面变为立体.因而获得诺贝尔物理奖.1982年.美国加里福尼亚物理学家SteveMcGrew开发了从玻璃版转移到镍薄片上的操作方法。使得全息图能够以高速而低成本地压印在塑料薄膜上成为可能.八十年代中,SteveMcGrew遇到了英国JohnBrown.他们合伙在英国建立了欧洲光压印公司(LightImpressionsEurope。该公司在发展浮雕式全息照相工业起到了先锋作用.例如礼品业、时装业都采用了该公司的全息图标贴,作为市场促销的工具.1987年.该公司的乙烯基压敏胶全息图获得了促进应用全息图的Fasson奖.2.实验原理及技巧物体上各点发出的光(或反射的光是电磁波,借助于它的频率、振幅和相位的不同,人们可以区分物体的颜色、明暗、形状和远近等。普通照相是通过透镜把物体成像在感光底片上,记录了物体的表面光强(光振动振幅的平方的分布,所以记录的只是光信号的强度,得到的只是物体的一个平面相。所谓“全息照相”就是把物体上发出的光信号的全部信息—-振幅和相位记录下来,并能完全再现被摄物光波的全部信息,从而再现物体的立体图像。全息照相分为两个部分:用干涉法记录光波全息图,称波前纪录;用全息图把原光波波前再现,称波前再现。为拍出一张满意的全息照片拍摄系统必须具备以下要求:(1光源必须是相干光源。全息照相是根据光的干涉原理,因此要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现,为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性。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。(2全息照相系统要有稳定性,由于全息底片上记录的是干涉条纹,而且是又细又密的干涉条纹,所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊,甚至使干涉条纹无法记录。比如,拍摄过程中若底片位移一个微米,则条纹就分辨不清,为此,要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地固定在工作台面钢板上。另外,气流通过光路,声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此,在曝光时应该禁止大声喧哗,不能随意走动,保证整个实验室绝对安静。(3要有高分辨的记录介质,随夹角θ的增大,干涉条纹间距d将进一步减小,而普通照相感光底片的分辨率仅为每毫米100条,因此全息照相需要采用高分辨率的记录介质-全息感光片。这种感光片的分辨率可大于每毫米1000条,但感光敏感度不高,所需曝光时间比普通照相感光底片要长,而且它只对红光敏感,因此全息照相的全部操作过程都可在暗绿色灯光下进行。(4曝光时间的影响。如果曝光时间太短,底板上条纹太浅甚至没有,复杂的衍射光栅无法形成,当然也就无法再现像。若曝光时间太长,底板可能太黑,光线的透过率降低。另外,曝光时间越长,保持系统稳定性越难,曝光时间内突然的躁声和振动会使拍摄失败。(5显影时间的影响。显影的程度是否适当对全息图质量影响很大。若显影时间太长,全息干板发黑,光线的透射率降低,无法再现像;而显影时间太短,干板上条纹不能出现,无法形成复杂的衍射光栅,甚至是一块透明玻璃片,也无法再现像。3全息照相术的应用激光全息术在防伪方向的应用.全息图的色彩是通过光衍射而获得而不是依靠油墨.所以它不可能用一般的摄影术来复制,因而要仿冒全息图标贴是极端困难的.利用全息图防止仿冒的应用.最早用于高级的防仿冒市场.例如银行的信用卡,以后逐渐延伸到电脑软件、药品、化妆晶、食品、饮料、时装、礼品等都利用全息图标贴作为防仿冒的有力武器,对产品的真伪起到鉴别的作用。压力容器进行无损探伤一直是国内外石油、化工等行业研究的重要内容.将激光全息照相技术用于压力容器无损探伤,是一个很有