全息照相技术

全息照相技术

建电131

徐芳勤

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内容摘要：

全息照相是应用光的干涉来实现的，它用激光作光源，通过全息记录和再现过程实现，全息照相较之普通照相有许多优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息，是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。为了满足产生光的干涉条件，通常要用相干性好的激光作光源，而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。感光片显影后成为全息图。所以全息照相技术有重要的实际应用。

关键词：

全息照相，波的干涉，全息照片，全息摄影

引言：

我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波不同，光的特征主要取决于光波的振幅、相位、和波长。如果能看到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三维像，这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展，已经被广泛应用于近代科学研究和工业生产中。

1947年匈牙利出生的英国物理学家D.伽柏（D.Gabor）最先提出全息术的设想，意图提高电子显微镜的分辨本领。方法是完全撇开电子显微物镜，用胶片纪录经物体衍射的末聚焦的电子波，得到全息图。

1962年苏前联科学家U.丹尼苏克（Denisyuk)提出了反射全息图的方法，第一次用普通的白织灯照明全息图观察到全息像。

1965年，R.L.鲍威尔，K.A.斯泰特森提出全息干涉术。物体在施加应力前后经过两次全息曝光，再现的全息像上的等高线显示物体变形的状况。

1968年，S.A.本顿发明彩虹全息术，由于可用白光观察全息图，看到记录物体的彩虹像，成为显示全息术的重要进展。它使后来通过模压技术批量生产全息图成为现实。从此全息术才真正的走出实验室，在生产实践和科学研究领域中成为了重要角色，以全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等各种形式存在。

全息照相原理：

全息照相分为两步。第一步利用干涉法拍摄全息图（全息照片），如图1（a）所示。从激光器发出的相干光束，被分束镜分成两束光，一束光照明到被摄物体，从物体上反射或散射的物光射到感光胶片上。另一部分光束投射到反射镜，被反射的光波直接照射到感光胶片上，这束光称为参考光。物光与参考光在胶片上迭加干涉，产生的干涉图样即记录了物体振幅和位相的全部信息。这张具有干涉图样的胶片经过适当曝光与冲洗处理后，就是一张全息图（全息照片）。这一拍摄

过程就是一个记录或储存信息（或波前）的过程。

第二步是利用衍射原理进行物体的再现（重现）。由于全息照片记录的是两相干光相互干涉的结果，因此，与原来的被摄物体毫无相似之处。然而，当把全息图放回原处，用相干参考光（此时称为再现光束）照明全息图时，如图1（b）所示，这张具有干涉图样的全息图宛如一块复杂的光栅将发生衍射，在这些衍射光波中包含着原来的物光波，观察者迎着再现光波方向即可观察到一个逼真的、立体感很强的物体再现像。这是一个物光波前再现亦即成像的过程。不过，如果再现光束和原来的参考光束同向，得到的物像是虚像。如果用原相干光反向照射全息图，则得到的物像是实像。如果不用激光而用白光去照射，由于白光是由多种波长的光混合而成的，全息照片上的干涉条纹，就要同时对各种波长的光发生衍射。因而，全息照片上会出现很多重叠错位的像，使人无法看清楚。当然，如果我们在全息图的拍摄过程中采用诸如彩虹全息和反射式傅立叶变换全息等记录技术，则可以获得白光照明再现原物像的白光全息。

图1 全息记录与再现原理

（a ）全息图的记录光路 （b ）全息图的再现光路与像

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。现在我来就投射式全息照相重点讨论。

投射式全息照相

投射式全息照相是指重现时所观察的全息图透射光的成像。下面对平面全息图的情况作具体的数学描述。

1.设来自物体的单设光波在全息干板平面上的复振幅分布

O(x,y)=(,)]o(,)exp[o x y x y i A ψ (1)

称为物光波。同一波长的参考光波在于平板平面上的复振幅分布为： R(x,y)=(,)exp[(,)]R R A x y i x y ψ (2) 称为参考光波。平板上的总复振幅分布为：

U(x,y)=O(x,y)+R(x,y) (3) 干板上的光强分布为：

I(x,y)U(x,y)U*(x,y) (4) 将（1），（2），（3）式代入（4）式中，得出：

I(x,y)=2200000(,)exp[()]exp[()]R R R R R A A A A x y i A A i ψψψψ++-+- (5)

适当控制曝光量和冲洗条件，可以是全息图的振幅透过率t(x,y)与曝光量E （与光强I 成正比）成线性αβ关系，即t(x,y)(,)I x y ∝ 设t(x,y)=(,)x y αβ+ (6) α,β为常数。这就是全息图的记录过程。

由上面的描述可知，底片上干涉条纹的反衬度为：β=max min max min

I I I I -+ 其实max I =|A 0+20min 2||,|R R A A I A -=

干涉条纹的间距则决定于（ψ)0?-R 随位子变化的缓慢。对一定的ψR ,A R 来说，干涉条纹的明暗对比反映了物光波的振幅大小，及强度

因子，干涉条纹的形状间隔反映了物光波的相位分布。因此底片记录了干涉条纹，也就记录了物光波前的全部信息--振幅和相位。

2.波前重视

用于参考光完全相同的光束照射全息图，透过光的复振幅分布 是： U t (x,y)=R(x,y)t(x,y) (7)

将（2），（3）式代入上式，整理得出：

2222000000(,)[()exp()exp()exp[(2(8))]t R R R R R U x y A A A i A A i A A i αβψψψψ=++++

（8）式中的第一项，具有再现光的特性，是衰减了的再现光，这是0级衍射。（8）式的第二项，是原来的物光波乘—系数，它具有原来物光波的特性。如果用眼睛接收到这个光波，就会看到原来的“物”。这个再现像就是虚像，称为原始像。（8）中的第三项，具有与原物光波共轭的相位：exp （-i 0ψ),说明它代表一束会聚光，应形成

一个实像。因为有一位相因子exp(2i 0ψ)存在，这个实像不在原来的

方向上。这个像叫共轭像。通常把形成原始像的衍射光称为+1级衍射，把形成共轭像的衍射光称为级衍射。

3.体全息图

以上推导中假设乳胶层无限薄，全息图具有平面结构，但这仅在参考光与物光夹角很小（10度左右）时是成立的。当物光和参考光夹角较大时，相近条纹的间距（为乳胶层厚度），这样的全息图具有立体结构，就是所谓的“体积全息图”，其重现是三维衍射过程，衍

射极大值应满足布拉格条件，重现时照明光必须以特定的角度入射，才能看到较亮的重现像。同时级衍射不会同时出现，因而不能同时看到虚像和实像。

结论：

由上面所论述的可得到全息照相理解：物体上的每个物点发射一个球面波，当这个球面波到达全息图时，它將和物体的强背景射出平面波相干涉（注意，前面已提到了可能的物体集有着很强的背景），球面波和平面波的干涉得到了干涉图样。在再现时，每个干涉图样的作用好似透镜一样（但光是由衍射而不是由折射引起偏折的），把一部分入射光聚焦成一个点，这个点就是产生特定的干涉图样的那个物点的像。“全息照相”就是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。

总结：

随着科技的进步，全息照相在不断发展。在不久的将来，全息照相能为人们的生活带来更加丰富的体验。把全息干涉计量术与计算机图像处理技术相结合，借助光电图像传感器、大孔径面阵CCD器件和小型化的脉冲固体激光器等先进设备的出现，发展系统化、智能化、小型化的全息干涉计量装置将是未来全息干涉计量术的发展方向。[i]相信全息术会走向一个越来越成熟的阶段，使我们的生活色彩斑斓。

参考文献：

[1]苏显渝李继陶编著《信息光学》北京科学出版社出版1999年9月第一版

[2]A.W. 罗曼著虞祖良金国藩译《光学信息处理》清华大学出版社1987.7

[3]李俊昌熊秉衡等编著《信息光学理论与计算》北京科学出版社2009

全息照相技术综述

全息照相的基本原理 作者：张新成 学号：20114052021 单位：吉首大学物理与机电工程学院2011级应用物理班 内容摘要： 全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。全息图并不直接显示物体的图象。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射，可以在适当的角度上观察到原物的像。这是因为激光束在全息图的干涉条纹上衍射而重现原物的光波。再现的像具有三维立体感。本文试论全息照相的基本原理，来叙述学习本章节后的收获和感想。 关键词： 全息照相，波的干涉，全息照片，全息摄影 引言： “全息”来自希腊字“holos”，意即完全的信息------不仅包括光的振幅信息，还包括位相信息。利用干涉原理，将物光波前以干涉条纹的形式记录下来。由于物光波前的振幅和位相及全部信息都存储在记录介质中，顾晨伟“全息图”。光波照明全息图，由于衍射效应能再现出原始物光波，该光波将产生包含物体I全部信息的三维像。这

个波前记录和再现的过程就是全息术。 1947年匈牙利出生的英国物理学家D.伽柏（D.Gabor）提出全息术的设想，意图提高电子显微镜的分辨本领。方法是完全撇开电子显微物镜，用胶片纪录经物体衍射的末聚焦的电子波，得到全息图。一相干的可见光照明全息图，衍射波将产生原物体放大的光学像。为了检验他的理论，1948年他利用水银灯发出的可见光代替电子波，获得了第一张全息图及其再现像。由于全息图的发明，D.伽柏1971年获得诺贝尔物理奖。20世纪50年代GL诺杰斯（G.L.Rogers）等科学家进一步丰富了波前再现理论。 光波的位相信息是通过与参考光波相干涉，在记录介质上形成干涉图而记录下来，所以要求两束光高度相干。早期由于没有更好的相干光源，在两侧同轴方向产生不可分离的“孪生像”。观察者对虚像聚焦时，会看到由实像引起的离焦像；対实像聚焦时，伴随有离焦的虚像。从而像质大大降低。由于光源相干性的限制以及”孪生像“的问题，全息术研究的进展极大受阻。 1960年，激光的出现为全息术的迅速发展开辟了道路。激光是一种单色性很强的光，是制作全息图最理想的光源。1962年美国密执安大学雷达实验室的 E.N利思（E.N.Leith）和J.乌帕特尼克斯（J.upatnieks)借鉴雷达中载频技术，提出”斜参考光法“。这种方法不像伽柏全息图那样以物体直接透射光作为参考光，而是单独引入分离的倾斜照射的参考光波。依据这种方法采用氦氖激光器拍摄成功第一张三维物体的激光透射全息图。激光照明全息图，可看到清楚的三

全息照相实验的报告材料

全息照相实验报告 程子豪 2010035012 少年班01 一、实验目的： 1．了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点； 2．学习全息照相的操作技术； 3．观察和分析全息图的成像特性。 二、实验原理： 2.1全息照相原理的文字表述： 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。 具体来说，全息照相包括以下两个过程： 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射。用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。

全息照相实验实验报告

物理与光电工程学院 光电信息技术实验报告 姓名：张皓景 学号：20111359069 班级：光信息科学与技术专业2011级2班实验名称：全息照相实验 任课教师：裴世鑫

一、实验目的 1．了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。 2．学习全息照相的拍摄方法和实验技术。 3．了解全息照相再现物像的性质、观察方法。 二、实验仪器 三、实验装置示意图 5底片 图1 全息照相光路 四、实验原理 全息照相是一种二步成像的照相技术。第一步采用相干光照明，利用干涉原理，把物体

在感光材料（全息干版）处的光波波前纪录下来，称为全息图。第二步利用衍射原理，按一定条件用光照射全息图，原先被纪录的物体光波的波前，就会重新激活出来在全息图后继续传播，就像原物仍在原位发出的一样。需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体，而是与原物完全相同的一个三维像。 1．全息照相的纪录——光的干涉 由光的波动理论知道，光波是电磁波。一列单色波可表示为： 2cos(t )r x A πω?λ =+- （1） 式中，A 为振幅，ω 为圆频率，λ 为波长，φ 为波源的初相位。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂，但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加： 1 2cos(t )n i i i i i r x A πω?λ==+- ∑ （2） 因此，任何一定频率的光波都包含着振幅（A ）和位相（ωt+φ-2πr/λ）两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图（1）所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束，一束经透镜扩束后照射到被摄物体上，再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上，这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路，再由透镜扩大后直接投射到全息干版上，这部分光称为参考光。由于激光是相干光，物光和参考光在全息底片上叠加，形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光，在振幅上和相位上都不相同，所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同，相位不同使条纹的密度、形状不同。因此，被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来，经显影、定影等处理后，就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同，一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高，所以要求记录介质有较高的分辨率，通常达1000 条线／毫米以上，故不能用普通照相底片拍摄全息图。 2．全息照相的再现——光的衍射 由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象，而是复杂的干涉条纹，因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅，物象再现的过程实际是光的衍射现象。要看到被摄物体的像，必须用一束同参考光的波长和传播方向完全相同的光束照射全息照片，这束光叫再现光。这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中，用参考光波照射全息片时，经过底片衍射后有三部分光波射出。 0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。 +1 级衍射光——它是发散光，将形成一个虚像。如果此光波被观察者的眼睛接收，就等于接收了原被摄物发出的光波，因而能看到原物体的再现像。

浅谈全息技术的发展及前景

物 理 小 论 文 程 秋 菊 计 科 B111

浅谈全息技术的发展及前景 摘要：全息技术也称全息照相、全息摄影等，是一种神奇的光信息记录技术。其原理可用八个字来概括“干涉记录，衍射再现”。扥问简单的介绍了全息技术的发展历程，特点，一些突破性的进展，和在现代生活中的应用，以及全息技术的前景。 关键词：全息技术、全息照相、全系信息储存、激光 1、引言 全息技术是一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运营用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透镜）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像，儿是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛的应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试。生物工程、医学、艺术、商业、保安、及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越走向市场、应用与现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯伽伯为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。知道十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂利斯与朱丽斯尤培妮克拍成了第一张全息照片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现之前，这种技术获得的物体再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、择尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用了电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第一张全息图。从那时起至20世纪50年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利斯和乌帕特尼科斯将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用立轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间相互分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，

激光全息照相

实验32 激光全息照相 【实验目的】 1、学习全息照相的基本原理和方法。 2、了解全息照相的主要特点。 3、学习观察全息照片的方法。 【实验装置】 全息照相的整套装置（PHYWE），如图1所示： 【全息照相的特点】 全息照相与普通照相无论在原理上还是方法上都有本质上的差别。普通照相是以几何光学的折射定律为基础，利用透镜把物体成像在平面上，记录各点的光强或振幅分布，物象之间各点一一对应，但却是二维平面像上的点与三维物体各点之间的对应，因此并不完全逼真，即使一般所谓的“立体照相”也多是利用双目视差的错觉，而不是物体的真正三维图象。而全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础，借助于参考光波记录物光波的振幅与位相的全部信息， 在记录介质（如感光干版）上得到的不是物体的像，而只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密干涉条纹，称之为全息图。（在感光版上看见的同心环，斑纹之类不是原来物体的真正信号，而是由给出参考光的发射镜上的灰尘微粒及其它散射物引起的。）条纹的明暗程度和图样反映了物光波的振幅与位相分布，好象是一个复杂的衍射光栅，只有经过适当的再照明才能重建原来的物光波。 与普通照片相比，全息照片还具有如下几个特点： 1）全息照片在适当的照明下重建物光波与原来的物光波具有相同的深度和视差。改变观察的位置，就可以看到景物被遮拦的物体，观察近距离的物体，眼睛必须重新调焦。 2）把全息照片分成小块，其中每一小块都可以再现整个图象。因为照片上每一点都受到参考光和被摄物体所有部分的光的作用，所以这些点就用编码的形式包含了整个图象的信息。但是当小块逐渐减小时，分辨率逐渐变差。这是因为分辨率是成像系统孔径的函数。 3）全息照片可以用接触法复制，但无正负片之分，不论是原来的还是复制的都再现被摄物体的正像。而且无论照明乳剂的反差特性如何，再现影象的反差同原物体的反差都非常接近。 4）全息照片绕垂直轴线转，引起一个倒转的像，让全息照片绕一水平轴线旋转，也产

(学)光的干涉和衍射在全息照相术中的应用

光的干涉和衍射在全息照相术中的应用 摘要：光的干涉和衍射现象遵循不同的规律，具有各自的特征，但它们在生活、生产和高科技中应用广泛，联系紧密；特别是激光技术的出现和日臻成熟，更掀起了应用的高潮。 一.概念分析 1.光的干涉 两列光波在空间相遇时迭加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象叫做光的干涉。 只有两列光波频率相同、位相差恒定、振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。 2.光的衍射 光波遇到障碍物而偏离直线传播，使光的强度重新分布，这种现象称为光的衍射。 只有障碍物的波长小于等于光波的波长，才能观察到明显的衍射现象。 二.应用举例 ——全息照相 1.全息照相术的概念

2.全息照相术的原理 图1 图2 图3 图4

图5 图6 图7 图8 图9

3.全息照相术的分类 ①反射式全息照相 图10 ②透射式全息照相 如图11 4.全息照相术的特点 全息照相与常规照相的不同之处在于：常规照相只是记录了被摄物体表面光线强弱的变化，即只记录了光的振幅；而全息照相则记录了光波的全部信息，除振幅外，还记录了光波的相位。这样就把空间物体光波场的全部信息都贮存记录了下来。然后利用全息照片对特定波长单色照明光的衍射，把原空间景象显现出

5.全息照相术的应用 ——两次曝光法测定金属板的杨氏模量 全息干涉计量是全息照相术应用的一个重要方面。全息干涉与普通干涉十分相似，其干涉理论和测量精度基本相同，只是获得相干光的方法不同。普通干涉中获得相干光的方法基本分成两大类：分振幅法和分波阵面法。全息干涉的相干光则是采用时间分割法而获得的，也就是将同一束光在不同的时刻记录在同一张全息干板上，然后使这些波前同时再现并产生干涉。时间分割法的特点是相干光束由同一光学系统产生，因而可以消除系统误差，从而可以降低对光学系统中各光学元件的精度要求，这也是全息干涉计量的一个很重要的特点。 普通干涉只能测量表面经过抛光的透明物体或反射面，全息干涉则不仅可以测量透明物体，也可以测量不透明物体，并且表面可以使散射体。此外采用全息干涉还可以通过表面的变化来检测物体内部的缺陷，这就是全息无损检测。两次曝光法测定金属板的杨氏模量原理 如下： 图12

全息照相原理及应用

１引言 我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波不同，光的特征主要取决于光波的振幅、相位、和波长。如果能看到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三维像，这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展，已经被广泛应用于近代科学研究和工业生产中。 1948年，丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法，随后用实验验证了这一想法，即全息术，并制成世界上第一张全息图。全息术在刚开始的十多年中进展缓慢，直到激光的出现使得全息术获得巨大进展。总结全息照相的发展，可以分为四个阶段：第一阶段是用水银灯记录同轴全息图，这时是全息照相的萌芽时期，主要原因是没有好的相干光源，再现像和共轭像不能分离；第二阶段是用激光记录、激光再现的全息照相，能够把原始像和共轭像分离；第三阶段是激光记录、白光再现的全息照相，主要有反射全息、象全息、彩虹全息及合全息；第四阶段是当前所致力的方向，就是白光记录全息图。[1]

2 全息照相的原理 全息照相是一种二步成像的照相技术，它利用物光和参考光在感光胶片上进行干涉叠加形成全息照片，在运用衍射原理使之再现，因此全息照相的过程包括全息记录和全息再现两个过程。 2.1 全息记录 2-1图 全息记录 如图1所示，激光器射出的激光束通过分束镜分成两束，一束光经扩束镜扩束后直接投摄到感光底片上，这束光称为参考光，另一束光经反射镜反射及扩束镜扩束后射到被摄物体上，在经过物体反射到感光板上，这束光称为物光。两束光将在感光板上产生干涉，形成干涉条纹。设 物光波：()()()1,00,=A ,i x y U x y x y e ?-?% 参考光波：()()()2,,=A ,i x y R R U x y x y e ?-?% 式中012,,,R A A ??分别为物光波参考光波的振幅和初相位。当两束光波发生干涉，其合成光波为：

【实验报告】全息照相实验报告

全息照相实验报告 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加)，借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示：

感光底板 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为 I(OR)(O*R*)OO*RR*OR*O*RIOIROR*O*R (式1) 式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量;I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。 2.物相再现 3.底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令 t=透过光的复振幅/入射光的复振幅(式2) 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得 tt0KI (式3)

光学全息照相实验报告

光学全息照相实验报告

实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象，以干涉条纹的形式，把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来，它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏（D.Gabor）即就已提出来了，但直到1960年，随着激光器的出现，获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛，另外还相应出现了微波全息，X光全息和超声全息等新技术，全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像，了解全息照相的基本原理及特点，学习拍摄方法和操作技术，为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的

了解光学全息照相的基本原理和主要特点； 学习静态光学全息照相的实验技术； 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波，现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示，一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发，称为物光，以入射角θ同时入射到感光板上，物光与参考光产生干涉，在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)

全息照相实验报告

全息照相实验报告 班级：XXX ：XXX 学号：XXX 时间：XXX 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、曝光定时器及快门、扩束透镜（两个）、分束器、反射镜（两个）、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波（即物体上各点发出的光波的叠加），借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相（周相）分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示： 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O 表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R 表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R ，如图从而底板上各点的发光强度分布为 ********()()O R I O R O R OO RR OR O R I I OR O R =++=+++=+++ （式1） 式子中，O*与R*分别是O 和R 的共轭量；I 。，IR 分别为物光波和参考光波独立照射底版时 感光底板

全息照相大学物理实验总结

全息照相大学物理实验总结 篇一：物理实验-全息照相-实验报告 物 理实验报告 班级__信工C班___组别______D______ 姓名____李铃______学号_1111000048_ 日期___2013.3.6___指导教师___张波____ 【实验题目】_________全息照相 【实验目的】 1.了解全息摄影的基本原理、实验装置以及实验方法； 2.掌握激光全息摄影和激光再现的实验技术； 3.通过观察全息图像的再现，弄清全息照片和普通照片的本质区别 【实验仪器】 防震全息台，氦—氖激光器，扩束透镜，分束棱镜（或分束板），反射镜，毛玻璃屏，调节支架，米尺，计时器，照相冲洗设备等。 【实验原理】 全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到

原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。 全息图种类很多，有菲涅耳图、夫琅和费图、傅立叶变换全息图、彩虹全息图、像全息图、体积全息图等。不管哪种全息图都要分成两步来完成，即用干涉法记录光波全息图，称波前记录；用衍射原理使原光波波前再现，称波前再现。 1.全息照相的过程 物体发出的包含振幅和位相信息的光可以用下式表示：其中： 信息，而位相信息 为振幅，为位相。普通摄影只能记录物体光波的振幅全部丢失，因此照片没有立体感。数学表达式为： 实际上没有任何一种感光材料可以直接记录光波的位相，在全息摄影中我们利用光的干涉原理来记录光波的振幅和位相信息。如右图 所示，激光器L发出的激光由分束镜BS将光线一 分为二，透射光线经反射镜M2反射再经过扩束后 照射在被摄物体上，这束光线称为物光(O光)；反 射光线经反射镜M1反射再经过扩束后直接照射在 感光材料上，因而称为参考光(R光)；两束光线在 P处相干并形成干涉条纹，这些条纹记录了物光的 所有振幅和位相信息。数学表达式如下： 物光为： 参考光为： 两光相干后总光强为：

光学全息照相应用及发展

光学全息照相应用及发展 摘要：全息照相是应用光的干涉来实现的，它用激光作光源，通过全息记录和再现过程实现，全息照相较之普通照相有许多优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息。所以全息照相技术有重要的实际应用。本文主要介绍全息照相的原理，以及相关的应用和发展。 一、全息照相概述 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。 二、全息照相的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路大致如图。 激光光源（波长为 λ ）的光分成两部分：直接照射到 底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到 照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将 发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。 关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物 体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参 考光和物光叠加干涉时形成的干涉条纹各处浓淡也就不同。 关于相位：如图，设O 为物体上某一发光点。 设参考光在a 处的波动方程为：)cos(0?ω+=t A y π ??πλπδπ ??πλπδλπ??δλπ?ω?ω???2/)2(22/])12[()12(/2) /2cos(: ) cos(010110111---1+==++=+=+=-+=+=k r k k r k r r t A y a t A y O 处为明条纹，解得 处为暗条纹，解得 由干涉知： ：参考光与物光的相位差点处的波动方程为 物光在点处的波动方程为： 物光在 设a 、b 为相邻的两暗纹,由干涉知：a 、b 两处的物光与参考光必须都反相.因为a b 两处的参考光相同,所以其物光的波程差为λ。由几何关系知：

全息照相实验报告

全息照相实验 【目的要求】 1．了解全息照相记录和再现的基本原理； 2．掌握漫反射全息照片的摄制方法及加深对全息照片特点的理解。 【仪器用具】 JQX－1型激光全息实验台，He-Ne激光器，分束镜（50％）一个，扩束镜（40倍）两个，全反射镜两个，被摄物体（如：小瓷猪，小瓷马等）及放置物体的底座，全息干版及底架，暗室技术使用的设备。 【原理】 普通照相底片上所记录的图象只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，也就是只记录了物光的振幅信息，于是，在照相纸上显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 （一）、全息照相与全息照相术 在介绍全息照相的基本原理之前，首先看一下全息照相和普通照相有什么区别。总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失，不再存在视差，改变

全息技术简介及其在医学上的相关应用

全息技术简介及其在医学上的相关应用 全息照相术与一般照相不同,照相是记录物体信息的一种技术,一般是将物体通过透镜成像在底片上,底片乳胶只记录光强,而不能记录相位,因而失掉了三维特征。而全息照相底片上不只记录光强,也记录相位,也就是记录物的全部信息,所以称为全息。全息照相和一般照相具有相同之处,即同样是记录物体信息的一种手段,但又有所不同,其特点如下: 因为全息照相记录的是物体的光波,而不是物体的像,因而用这种底片来观察物体时,可以变换视点来改变观察方向,亦即可以从不同的位置来考察物体。观察方向只受到照片尺寸大小的限制。 全息照相不需要透镜,但需要一个参考波源,如果参考波和再现波采用不同的波长,那么还可以具有放大或缩小的功能。 全息照相具有深度效应。如变换观察方向时,后面部分可被前面部分遮挡,远处物体随着观察者运动而近处的不动,闪光忽隐忽现等。 普通照相底片能直接看出物体的形状,而全息照相由于在激光照射下,记录的是干涉图样,所以在普通光线下观察时,看不到什么物体,而只是灰色的一片,要想见到展现物,必须用再现光照射。 全息片记录的是干涉条纹,对底片的分辨率要求较高。因此,稍有振动,就会使照片模糊,故必须采取严格的防震措施。普通相

正负片的结果正好相反,而在全息照片中,不论正片还是负片结果一样。 眼全息照相实验装置简图。激光由半反镜分成两束,一束为球面波参考光,另一束通过纤维光束,以球状通过接触镜进入眼球,眼球各部分的反射光和慢射光由瞳孔中央部6mm直径处射出,经投影透镜作为物波记录在全息底版上。重现象可观察晶体表面、虹膜和视网膜。这样就能用一张全息照片对从晶体到网膜的眼球各部分自由地进行三维检测。 利用全息可以拍到活体眼的角膜、晶状体和视网膜相片,从而对眼的各层介质进行活体观察,这是用其它方法难以办到的眼全息图,亦可表示出眼内的异物的大小、形状和位置。 此外,利用激光全息二次曝光法,可对人体各部分进行三维记录。而根据再现图上的干涉条纹又可以测量人体器官的变形、内力和振动等。用全息测量矫形手术,前后股骨的髌骨端的变形,以使人工髋关节的形状达到最佳程度,还可利用二次曝光法分析人体胸廓的变形,以寻找癌变部位和大小,也可对眼底的微循环进行研究, 利用超声全息技术,可以获得一般照相技术无法得到的体内器官全息像。由于超声的无损性,因而这一方法被认为是探测人体内脏器官和胎儿的最佳方法。

全息照相实验报告

全息照相实验报告 全息照相实验报告 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加)，借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示： 感光底板 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为 I(O R)(O*R*)OO*RR*OR*O*R IO IR OR*O*R (式1) 式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量;I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。 2.物相再现 3.底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令 t=透过光的复振幅/入射光的复振幅(式2) 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得 t t0KI (式3) 物象再现是用光照射已经摄制好的全息照片并观察透过光。这个过程称为波

全息照相原理

全息照相原理 王颢璠 （西安交通大学理学院,应用物理专业91班） 摘要：了解全息照相的拍摄原理及观察原理，介绍了全息照相的应用. 关键词：反射衍射干涉菲涅尔-基尔霍夫积分衍射公式 PACC：0760,0768 1.引言 也称"全息摄影".一种可把被摄物反射的光波中的全部信息记录下来的新型照相技术.全息照相和常规照相不同，在底片上记录的不是三维物体的平面图像，而是光场本身. 2.全息照相的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路大致如 图. 激光光源（波长为λ）的光分成 两部分：直接照射到底片上的叫参考 光；另一部分经物体表面散射的光也照 射到照相底片，称为物光.参考光和物 光在底片上各处相遇时将发生干涉，底 片记录的即是各干涉条纹叠加后的图 像. 关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体表面的反射率不同，所以物光的强度各处不同.因此，参考光和物光叠加干涉时形成的

干涉条纹各处浓淡也就不同

. 关于相位.如图.设O 为物体上某一发光点． 设参考光在a 处的波动方程为: )cos(0?ω+=t A y 物光在O 点的波动方程为： )cos(11?ω+=t A y 物光在a 处的波动方程为： )/2cos(11λπ?ωr t A y -+= 参考光与物光的相位差： λπ??δ?/210r +-= 由干涉知：=δ?（2k+1）π处为暗条纹， 解得r=λ[（2k+1）π+10??-]/2π =δ?2k π处为明条纹，解得 r=λ[2k π+10??-]/2π 设a 、b 为相邻的两暗纹,由干涉知：a 、b 两处的物光与参考光必须都反相.因为a b 两处的参考光相同,所以其物光的波程差为λ.由几何关系知: θ λθλsin /sin ==d d 由此可知: 当θ不同时,物光与参考光形成的干涉条纹的间距也不 同,而θ的大小又可以反映出物光光波的相位.;再根据条纹的方向即可确定出物体的前后,上下,左右的位置. 3.全息照相的观察原理

全息照相实验报告

全息照相实验报告 程子豪2010035012 少年班01 一、实验目的： 1．了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点； 2．学习全息照相的操作技术； 3．观察和分析全息图的成像特性。 二、实验原理： 2.1全息照相原理的文字表述： 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。 具体来说，全息照相包括以下两个过程： 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射。用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。

全息照相实验报告

一、实验目的与实验仪器 实验目的： 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相的方法和冲洗底片的方法 3.观察物像再现 实验仪器： 1.氦氖激光灯，成套全息照相工具元件及防振装置 2.曝光定时器，光点检流计，硅光电池，全息底片 3.被照物体，显影液，定影液等 二、实验原理 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分布，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波（即物体上各点发出的光波的叠加），借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相（周相）分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 相关原理图： （1）实验光路图 物象再现原理

干涉方法制作光栅方法： 三、实验步骤 1.预热激光源，调整光源 各元件大致摆放到各自的相应位臵上, 调整各元件, 使各光束都与台面平行且与各元件中心重合, 开始时不要加扩束镜，测量物光与参考光的光程, 从分束镜开始, 沿着光束的前进方向量至全息干板为止, 按等光程按排光路为好, 光程差不得大于1 cm。 2.检验光照强度，确定曝光时间 3.感光片曝光 将激光器出射的激光遮挡住，装夹好全息干板，使乳胶面向着被拍摄的物体，静置几分钟使防震台不震动后取消遮挡，激光曝光10-20s。特别要注意再曝光过程中绝对不要触及防震台

全息照相技术

全息照相技术 建电131 徐芳勤 02

内容摘要： 全息照相是应用光的干涉来实现的，它用激光作光源，通过全息记录和再现过程实现，全息照相较之普通照相有许多优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息，是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。为了满足产生光的干涉条件，通常要用相干性好的激光作光源，而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。感光片显影后成为全息图。所以全息照相技术有重要的实际应用。 关键词： 全息照相，波的干涉，全息照片，全息摄影 引言： 我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波不同，光的特征主要取决于光波的振幅、相位、和波长。如果能看到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三维像，这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展，已经被广泛应用于近代科学研究和工业生产中。

1947年匈牙利出生的英国物理学家D.伽柏（D.Gabor）最先提出全息术的设想，意图提高电子显微镜的分辨本领。方法是完全撇开电子显微物镜，用胶片纪录经物体衍射的末聚焦的电子波，得到全息图。 1962年苏前联科学家U.丹尼苏克（Denisyuk)提出了反射全息图的方法，第一次用普通的白织灯照明全息图观察到全息像。 1965年，R.L.鲍威尔，K.A.斯泰特森提出全息干涉术。物体在施加应力前后经过两次全息曝光，再现的全息像上的等高线显示物体变形的状况。 1968年，S.A.本顿发明彩虹全息术，由于可用白光观察全息图，看到记录物体的彩虹像，成为显示全息术的重要进展。它使后来通过模压技术批量生产全息图成为现实。从此全息术才真正的走出实验室，在生产实践和科学研究领域中成为了重要角色，以全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等各种形式存在。 全息照相原理： 全息照相分为两步。第一步利用干涉法拍摄全息图（全息照片），如图1（a）所示。从激光器发出的相干光束，被分束镜分成两束光，一束光照明到被摄物体，从物体上反射或散射的物光射到感光胶片上。另一部分光束投射到反射镜，被反射的光波直接照射到感光胶片上，这束光称为参考光。物光与参考光在胶片上迭加干涉，产生的干涉图样即记录了物体振幅和位相的全部信息。这张具有干涉图样的胶片经过适当曝光与冲洗处理后，就是一张全息图（全息照片）。这一拍摄