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全息摄影技术的实验研究_高永伟.pdf
第10 卷第4 期 宁 夏 工 程 技 术 Vol. 10 No.4 2011 年 12 月 Ningxia Engineering Technology Dec. 2011 文章编号:1671-7244 (2011)04-0293-04 全息摄影技术的实验研究 高永伟,俞艳蓉 (宁夏大学物理电气信息学院,宁夏 银川 750021) 摘 要:采用漫反射的方法,在安静和噪声2 种不同环境下,考虑物光与参考光之间夹角、曝光时间、显影时间等 各种不同情况对规则和不规则的2 种物体分别进行拍照,得到全息摄影技术的最佳实验条件,即物光与参考光 夹角介于30°~50° ;曝光时间在10~20 s ;显影时间在30 s 之内,要视显影液配置的时间长短,最好不要超过 1 min.不规则物体拍摄时,物体与全息底片之间的距离越近越好,一般在2~3 cm ;规则物体与底片间距离可在8~ 10 cm.该实验为全息光栅的制作、全息干涉测量等实验提供较有力的实验支持. 关键词:全息摄影术;曝光;显影 中图分类号:O438.1 文献标志码:A 1948 年,英国物理学家D.Gabor 提出一种“波 的衍射原理 物体的三维立体的像. [1]
前再现成像”原理 ,可以记录物体的全部信息并再 设平面为全息底片平面,底片上一点处物光和
现物体的三维立体的像. 这一原理从根本上彻底改 参考光的光场分布分别为
变了平面摄影技术的成像机制,但由于当时没有合 O (x ,y ,t) O (x ,y)eiωt , 0
适的相干光源而使这种技术得不到发展.1960 年激 R (x ,y ,t) R (x ,y)eiωt . 0 iφ (x ,y) iφ (x ,y)
光的问世才使这种技术进入一个全新的时代,获得 0 r 其中:O (x ,y) A (x ,y)e ,R (x ,y) A (x ,y)e . 0 0 0 r
逼真的三维图像成为可能.因此,全息技术在现代成 O ,R 分别为物光和参考光的复数振幅. A (x ,y), 0 0 0
像理论中占有重要位置. 全息技术是一门不断发展 Ar (x ,y)分别是物光和参考光的实振幅;φ0 (x ,y),
的新技术学科,已在许多领域得到应用和发展,如用 φ (x ,y)分别是物光和参考光的相位;ω 为圆频率;t r [2] [3] [4]
于全息显微 、全息防伪 、全息检测 等等.全息摄影 为时间. 由于它们是相干光,所以底片上的光强是
的基础是光的干涉和衍射原理,对工作环境和实验 它们合振幅的平方,即
条件要求很高,要想获得较高质量的全息图比较困 2 * * * * I (x ,y) O +R O O +R R +O R +R O 难. 本文借助宁夏大学基础物理实验中心提供的实 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 i (φ -φ ) i (φ -φ )
验平台进行了大量实验,得出拍摄全息照片的最佳 A +A +A A e 0 r +A A e r 0 0 r 0 r 0 r
实验条件. 2 2 A +A +2A A cos (φ -φ ). (1) 0 r r 0 0 r
1 全息摄影技术 2 式(1)右边3 项中,第 1 项(A )反映了物光的 0 2 全息摄影技术和普通摄影技术虽然都是用感光 光强,它在底片上不同位置有不同的大小;第2 项(A ) r
材料记录光信息,但二者的原理却截然不同.普通摄 反映了参考光的光强,由于A 是均匀分布的,所以
影是在物体和底片之间安放成像系统,底片上所记 r 2 A 构成了底片上的均匀背景;第3 项(2A A cos (φ -
录的信息只反映了物体上各点光强变化,也就是只 r r 0 0
记录了物光的振幅信息,因而在感光材料上形成了 φ ))反映了2 束相干光的振幅和相对相位的关系.这 r
物体的平面像,丧失了物体的立体特征. 因此,普通 样的摄影方式把物光的振幅和相位2 种信息全部记
摄影只记录了部分光波信息.全息摄影则不同,它是 录下来,因而称为全息(全部信息)摄影.
利用相干的参考光 reference 和物光 object 相互干 拍摄好的全息底片,经过适当的显影、定影处理
涉来记录物光振幅和相位的全部信息,然后再现 光 后,底片上各点的振幅透射率与入射光强的关系如下: 收稿日期:2011-07-01 基金项目:宁夏大学自然科学研究基金资助项目(NDZR09-16) 作者简介:高永伟(1979—),讲师,硕士,主要从事光热参数分布反馈及全息光学研究. 2
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