1、全息照相实验全息照相实验普通物理普通物理(近代物理近代物理)实验实验背景简介背景简介 1948年，英国物理学家伽伯发明了利用干涉和衍射原理的全息技术。1962年随着激光器的问世，美国学者利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在伽伯全息术的基础上发明了离轴全息术。1969年美国物理学家本顿(Benton)发明了彩虹全息术，掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。1971年，伽伯因全息术的发明获得诺贝尔物理学奖。现在，全息技术已成为一门有着广泛应用前景的新技术学科。全息术被广泛应用于医学、生物学、科学研究、工业生产等领域。伽柏 Dennis Gabor 1900-1979全
2、息照相实验全息照相实验实验目的实验目的实验仪器实验仪器思考问题思考问题实验原理实验原理实验内容实验内容数据处理数据处理注意事项注意事项实验目的实验目的 1.了解全息照相的基本原理；2.学习全息照相的实验技术，拍摄和还原全息图像。实验仪器图1 全息照相实验仪组成 1.氦氖激光器 2.曝光开关 3.小反射镜4.小扩束镜 5.大扩束镜 6.被拍摄物体 7.暗盒 9.曝光定时器 10.激光功率计 11.激光电源3214567891011 一、物光波前的全息记录一、物光波前的全息记录 实验原理图2 全息记录光路图 0(,)(,)i tO x y tOx y e0(,)(,)i tR x y tRx y
3、e 由于物光束和参考光束是相干光束，所以底片上的光强是两者合振幅的平方：2*0000000000(,)I x yORO OR RO RR O0rr0()()220r0r0riiAAA AeA Ae220r0r0r2cos()AAA A 这样，通过物光束和参考光束的干涉就把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来了。底片形成与光栅相似结构的全息图。全息图上干涉图样的明暗对比程度反映了物光波相对于参考光波之间振幅（强度）的变化，而干涉图样的形状和疏密变化则反映了物光波和参考光波之间的相位变化。图3 物光波前的再现光路 二、二、物光波前的再现物光波前的再现R0 透过全息图的复振幅A(x,y)为：200
4、0000(,)(,)A x yt x y Rt RR OR22*00000000000()t RRORR R OR R O*000R R O*000R R O三、全息片的特点三、全息片的特点特 点普通照片全 息 照 片相同处干板的光化学成分相同干板的曝光、冲洗过程相同不同处振幅片两 维位相片三 维立体感强点点对点点对应应点面对应可分割性曝光次数一 次多 次正 负 片有无ab实验内容实验内容1.1.调整光路2.拍摄光路及元件放置如图1所示，使光路系统满足下列要求：各元件等高，光路在同一水平面。物光和参考光的光程大致相等，误差不能超过3cm。光路调好之后盖好暗室盖。2.拍摄照片 在手套箱中将干板装
5、入暗盒，固定暗盒。关灯保持安静，设定曝光时间约10s 显影剂手套箱暗室放全息干版放全息干版不能见光不能见光显影剂暗盒拉全息干版干板暗盒：3.显影和定影显影剂中放置3分钟漂洗1分钟放入定影剂中3分钟漂洗1分钟放入漂白剂中3分钟漂洗1分钟显影完成之前绝对不能开灯！显影完成之前绝对不能开灯！显影时间与温度有关，25摄氏度3分钟就可以了定影剂定影剂漂白剂漂白剂清水清水分束镜分束镜全息干版全息干版眼睛眼睛扩束镜扩束镜激光激光4.全息再现 如图放置光路，关灯眼睛逆着光，透过干板看原来物体的像，就可以看见物体的像，眼睛位置稍微变动一下，像也发生变化如果把干板划开取一些的干涉图案，还是能看到完整的像。数据处理 1.记录曝光时间，显影、定影时间；2.记录物像再现过程中，在不同观察条件下的物像的特点，并对现象作出物理解释。注意事项 1.光学镜头应轻取轻放，注意保护镜头的光学面；2.拍摄照片时要保持安静并严防振动，拍摄前和拍摄后一分钟不准走动，不准说话，更加不准按手机；3.显影、定影完成后，将液体到回广口瓶中并及时清洗台面；4.严格防止未经扩束的激光直射眼睛。5.胶片粗糙的一面涂有AgI，要对着光，不得装反。思考问题1.为什么用全息图的一部分也能再现整个物体的像？2.为什么要求光路中的物光与参考光的光程尽量相等？3.为什么个别光学元件安置不牢靠，将导致拍摄失败？4.全息照相与普通照相有何不同点？
