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全息照相和全息干涉法应用、误差分析及简单建议 PAGE \* MERGEFORMAT16 研究性实验报告 全息照相和全息干涉法应用、误差分析及简单建议 第一作者冷凝 第二作者刘嘉晖 第二作者 目录 摘要 2 实验重点 2 实验原理 2 实验仪器 8 实验内容 8 数据记录与处理 10 讨论及相关误差分析 11 参考文献 13  摘要 全息照相术一种不用透镜而能记录和再现物体的立体图象的照相方法。它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来，又能在需要时再现出这种光波的一种技术。全息图是盖伯在1948年为改善电子显微镜像质所提出的，但由于当时缺乏明亮的相干光源，全息图的成像质量很差。1962年随着激光器的问世，利思和乌帕特 HYPERLINK /view/491031.htm \t _blank 尼克斯在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术。本实验将详细学习全息照相术的原理及应用。 关键词：全息照相；相干光源；二次曝光法 实验重点 了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相和透射式全息照相的基本技术和方法； 掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能； 学习用二次曝光法进行全息干涉计量，并以此测定铝板的弹性模量； 通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基础知识。 实验原理 全息照相 全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和相位在内的全部信息，这是全息照相名称的由来。但是，感光乳胶和一切光敏原件都是对光强敏感，不能直接记录相位，必须借助一束相干参考光，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信息。同样，对全息图的观察，也必须使照明光按一定方向照在全息图上，通过全息图的衍射，才能再现物光波前，看到物的立体像。因此，全息照相和普通摄影完全不同，它包括波前的全息记录和再现两部分内容。根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质的同侧，则称透射式全息；若物光和参考光在记录介质的异侧，则称反射全息。因为两束相干光所形成的干涉条纹平行于两束光夹角的分角线，可见透射全息的干涉面几乎垂直于乳胶面，而反射全息中，从干板正反两面进入的两束光在介质中形成驻波，在干板乳胶面中形成平行于乳胶面的一层一层的干涉面。 下面分别讨论透射式和反射式全息照相的工作原理。 透射式全息照相 将干板垂直于纸面放置，两书相干平行光o、r按照图1所示方向入射到感光板上，他们与感光板法向夹角分别为和，并且o光中的两条光线1、2与r光中的两条光线和在A、O两点相遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅，如图1。 光线与之间光程差为 ，光线1与2之间的光程差为，又由于光线2与2’等光程，所以光线1与间的光程差为,若以感光板法线为基准，逆时针转至入射光线（不大于90°）的入射角为正，反之为负，则由图可知 为正，为负，所以条纹间距为： （1） 图  SEQ 图 \* ARABIC 1透射式全息照相光路原理图 而在通常情况下，物光与参考光都是发散球面波，将感光板至于直角坐标系OXY平面上，如图2，物光光线1、2与参考光线、。在A、O两点处相遇并相干。在A、O两点附近微小区域，可将这些光线视为一束微小的平行光，两束光在感光板上相遇并干涉，形成与Y轴方向平行的，间距为d的明暗条纹，结合式（1）有： （2） 同理，在A点附近的微小区域内，条纹间距为： (3) 物体由空间无数物点组成，它的漫反射光可以视为无数不同广源发出的发散球面波，它们与参考光在感光板平面相遇干涉，在干板上留下了复杂的干涉图样，其亮暗对比和反衬度反映了物光波振幅的大小而条纹的形状、间距则反映了物光波的相位分布。 全息图是以干涉条纹形式记录的物光波，相当于一块有复杂光栅结构的衍射屏，必须用参考光照射在光栅的衍射光波中得到原来的物光，从而使物体得到再现。 全息图的再现依赖于单色光经光栅后的衍射，以光栅法线为基准，逆时针转至入（衍）射光线的入（衍）射角为正，则光栅方程为： ，k=0，±1，±2，…… （4） 式中，为入射角，为衍射角。 所以，让与参考光r完全相同的再现光照射到全息图上，就会在原物处看到与其等大的三维像，实现全息像的再现。 图 2：透射式全息照相光路原理图 反射式全息照相 反射式全息照相利用相干光记录全息图，但可以用“白光”照明得到再现像。因此，肉眼可以再室内可见光环境中方便地看到原物的虚像，本实验也采用此