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激光全息照相
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激光全息照相普通照相记录下来的是物体光波的强度，不能记录相位，因而丢失了物体纵深方向的信息，照片看起来没有立体感。1948年英国科学家盖伯（D.Gabor）在研究电子显微镜的分辨率时，采用了一种两步无透镜成像法，可以提高电子显微镜的分辨本领。他提出的方法，利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，这种方法是全息照相的基本原理，为此他在1971年获得诺贝尔物理学奖。全息来自希腊字holo”，含义是完全的信息，即包含光波中的振幅和相位信息。利用激光全息照相得到的全息图，上的任何一块小区域都能重现整个物体的像。激光全息照相在流场显示、无损探伤、全息干涉计量和制作全息光学元件等领域有着广泛的应用。实验目的1．加深理解激光全息照相的基本原理；2．初步掌握拍摄全息照片和观察物体再现像的方法；3．了解全息照相技术的主要特点，并与普通照相进行比较；4．了解显影、定影、漂白等暗室冲洗技术。1．全息照相与普通照相的主要区别物体上各点发出或反射的光（简称物光波）是电磁波，借助它们的频率、振幅和相位信息的不同，人们可以区别物体的色、明暗、形状和远近。普通照相是运用几何光学中透镜成像的原理，把被拍摄物体成像在一张感光底片上，冲洗后就得到了一张记录物体表面光强分布的平面图像像的亮暗和物体表面反射光的强弱完全对应，但是无法记录光振动的相位，所以普通照相没有立体感它得到的只能是物体的一个平面像。所谓全息照相，利用光的干涉原理把被拍摄物体的全部信息振幅和相位，都记录下来并能够完全再现被摄物的全部信息，从而再现形象逼真的物体立体像。全息照相的过程分两步：记录和再现。2．光的干涉——全息记录全息照相是一种干涉技术，为了能清晰地记录干涉条纹，要求记录的光源必须是相干性能很好的激光光源。图1是拍摄全息照片的光路图。由激光器发出的激光束，通过分束分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜M反射，扩束镜L扩束后照射到被拍摄物体上，从物体投向上，这部分光称为物光。另一束光经反射镜M反射，扩束镜L扩束直接照射到底片上，称为参考光。由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一无规则的干涉条纹，全息图。图1拍摄全息照片的光路图全息照相采用了一种将相位关系转换成相应振幅关系的方法，把相位关系以干涉条纹明暗变化的形式记录在全息底片上。干涉条纹上各点的明暗主要取决于两相干光波在该点的相位关系（与两光波的振幅也有关）。干涉条纹的明暗对比度（即反差）决定于物光和参考光的振幅，即条纹的反差包含有物光光波的振幅信息。在全息照相中，无规则的干涉条纹的间距是由参考光与物光波投射到照相底片时二者之间的夹角决定的，夹角大的地方条纹细密，夹角小的地方条纹稀疏。物光波的全部信息以干涉条纹的形式记录全息底片，经显影定影等处理就得到全息照片。3．光的衍射——全息照相的再现全息图上看不到普通照片那样拍摄物体的像，只有在高倍显微镜下可看到浓淡疏密走向不同的干涉条纹。所以，一张全息图片相当于一块复杂的衍射光栅而物再现的过程就是光的衍射过程。一般用拍摄时的激光作照明光，并以特定方向或与原参考光相同方向照射全息图片，就能在全息图片的衍射光波中得到级衍射光波和级衍射光波（如图2所示）。级衍射光：具有再现光的相位特性，其方向与再现光相同。+1级衍射波：发散光，具有原始物光波的一切特性，可以观察到与原物体完全相同的再现虚像。?1级衍射波：光，有与原物共轭的相位，在虚像的相反一侧实像。最简单的再现方法是按原参考光的方向照射全息图片。如光路图示，把拍好的全息照片放回底片架上，遮挡住光路中光（转动其反射镜M1或其他办法），移走光路中的被拍物体，只让参考光照在全息图片上。这样在拍摄物体方向可看到物的虚像，在全息照片另一侧有一与虚像共轭的对称实像。4．全息记录的主要特征（1）立体感强。全息照相记录的是物体光波的全部信息，通过全息照片所看到的虚像是逼真的三维物体，立体感强，看上去好像实物就在眼前。如果从不同角度观察全息图的再现虚像，就像通过窗户看室外景物一样，可以看到物体的不同侧面，有视差效应和景深感。这一特点使全息照相在立体显示方面得到广泛应用。（2）具有可分割性。因为全息照片上每一点都有可能接收到物体各点来的散射光，即记录来自物体各点的物光波信息。反过来说，物体上每一点的散射光都可照射到全息底片的各个点，所以把全息照片分成许多小块，其中每一小块都可以再现整个物体，即使将底片碎了，任一碎片仍能再现出完整的物像。但面积越小，再现效果越差。这一特点使全息照相在信息存储方面开拓了应用领域。（）同一张全息底片可重叠多个全息图。具有可多次曝光的特性，在一次全
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[笔记]2-实验五
激光全息照相
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激光全息照相
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实现涡旋光及光强图样调制的多孔干涉仪设计研究.pdf99页
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万方数据 山东师范大学博士学位论文 独
明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 注：如没有其他需要特别声明 的，本栏可空 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 学校 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 学校 可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期：201 年
日 签字日期：201 年
万方数据 山东师范大学博士学位论文 目
录 摘要................................................................................................................................................i Abstract ........................................................................................................................................iv 第一章
绪论............................................................................................................................... 1 §1-1
光学涡旋的发展.......................................................................................................... 1 §1-2
光学涡旋的特性...............................................................................................
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