完整word版全息照相實驗報告

1、北京科技大學物理實驗報告全息照相實驗報告學院土環(huán)學院班級采礦 1502學號41501556姓名殷苑文一、實驗目的與實驗儀器實驗目的1. 了解全息照相的基本原理；2. 掌握全息照相方法及底片沖洗方法；3. 觀察物象再現(xiàn)。實驗儀器激光器，成套全息照相光具原件及隔振光學平臺，白屏，硅光電池及電壓表，全息干板，被照物體，顯影液和定影液等。二、實驗原理（要求與提示：限400 字以內(nèi) ，實驗原理圖須用手繪后貼圖的方式）全息記錄由光的波動理論知道，光波是電磁波。一個實際物體發(fā)射或反射的光波比較復雜，但是一般可以看成是由許多不同頻率的單色光波的疊加。因此，任何一定頻率的光波都包含著振幅和位相兩大信息。全息照相

2、的一種實驗裝置的光路如圖1 所示。激光器射出的激光束通過分光板分成兩束，一束經(jīng)透鏡擴束后照射到被攝物體上，再經(jīng)物體表面反射后照射到感光底片上，這部分光叫物光。另一束經(jīng)反射鏡改變光路，再由透鏡擴大后直接投射到全息干版上，這部分光稱為參考光。由于激光是相干光， 物光和參考光在全息底片上疊加，形成干涉條紋。因為從被攝物體上各點反射出來的物光， 在振幅上和相位上都不相同， 所以底片上各處的干涉條紋也不相同。強度不同使條紋明暗程度不同，相位不同使條紋的密度、 形狀不同。因此，被攝物體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條紋形式記錄下來，經(jīng)顯影、 定影等處理后， 就得到一張全息照片。這種

3、全息照片和普通照片截然不同，一般在全息照片上只有通過高倍顯微鏡才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉條紋。由于干涉條紋密度很高，所以要求記錄介質(zhì)有較高的分辨率，通常達1000 條線毫米以上，故不能用普通照相底片拍攝全息圖。北京科技大學物理實驗報告物象再現(xiàn)由于全息照相在感光板上紀錄的不是被攝物的直接形象，而是復雜的干涉條紋，因此全息照片實際上相當于一個衍射光柵，物象再現(xiàn)的過程實際是光的衍射現(xiàn)象。要看到被攝物體的像，必須用一束同參考光的波長和傳播方向完全相同的光束照射全息照片，這束光叫再現(xiàn)光。 這樣在原先拍攝時放置物體的方向上就能看到與原物形象完全一樣的立體虛像。如圖2 所示把拍攝好的全息底片放

4、回原光路中，用參考光波照射全息片時，經(jīng)過底片衍射后有三部分光波射出。0 級衍射光它是入射再現(xiàn)光波的衰減。+1 級衍射光它是發(fā)散光，將形成一個虛像。如果此光波被觀察者的眼睛接收，就等于接收了原被攝物發(fā)出的光波，因而能看到原物體的再現(xiàn)像。-1 級衍射光它是會聚光，將在與原物點對稱的位置上形成物體的再現(xiàn)虛像的共軛實像。三、實驗步驟（要求與提示：限 400 字以內(nèi) ）1全息照相光路調(diào)整按圖 1所示光路安排各光學元件，并作如下調(diào)整：北京科技大學物理實驗報告使各元件基本等高；在底片架上夾一塊白屏，使參考光均勻照在白屏上、入射光均勻照亮被攝物體，且其漫反射光能照射到白屏上，調(diào)節(jié)兩束光夾角約為30°

5、；使物光和參考光的光程大致相等，可分別擋住物光和參考光調(diào)節(jié)其光強比約1 31 5，兩光束有足夠大的重疊區(qū)；所有光學元件必須通過磁鋼與平臺保持穩(wěn)定。2全息照片的記錄拿下白屏， 關(guān)掉激光器， 在底片夾上裝夾全息干版，注意使底片的藥膜面對著物光和參考光，稍等片刻， 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，根據(jù)實驗室提供的參考曝光時間， 打開激光器進行曝光。然后關(guān)閉激光器，取下底片待處理。3照相底片的沖洗取下曝光后的底片，用清水打濕，放入顯影液一分鐘左右，取出在暗綠燈下觀察，影時，用清水沖洗，再放入定影液中，定影1 2 分鐘，取出用流水沖洗13發(fā)現(xiàn)有顯分鐘，使多余的銀粒沖去。再用電吹風吹干，在白熾燈下觀察是否有彩帶，如有彩帶說

6、明拍攝成功。4全息照片的再現(xiàn)觀察用經(jīng)擴束后的激光沿原參考光入射方向照明全息圖，透過底片并朝著放置原物位置方向進行觀察，可看到一個清晰、立體的原物虛像。這就是理想的漫反射全息拍照圖像。四、數(shù)據(jù)處理（要求與提示：對于必要的數(shù)據(jù)處理過程要貼手算照片）五、分析討論（提示：分析討論不少于400 字）在這次光學實驗中，制作全息照片失敗了，對此我覺得我們必然在某處有錯誤，或者是由于實驗儀器造成，因此我展開分析，實驗失敗原因可能有：1. 在曝光過程中有振動或位移，由于全息圖上所記錄的是參考光和物光的干涉條紋,而這些條紋非常細 ,在曝光過程中,極小的振動和位移都會引起干涉條紋的模糊不清,甚至使干涉條紋完全不能記

7、錄下來。2. 沒有更好的調(diào)整好參考光和物光的光程差。參考光和物光的光程差不能太大也不能太小,不能大于所用激光的相干長度,否則兩者不能相干,無法在全息干板上獲得干涉條紋。3. 沒有更好的調(diào)整好參考光和物光的夾角。愈大 , 所記錄的干涉條紋就越細 , 對干板的分辨率要求越高 , 故夾角不能太大。 而夾角對全息圖再現(xiàn)像時的觀察窗( 視角 ) 有影響 , 夾角大 , 可在較大范圍內(nèi)從不同角度觀察物象, 反之 , 觀察窗則小 , 因此夾角也不能太小。4. 光路中使用過多反光鏡導致光強過小，從而影響干涉效果。5. 曝光時間沒有控制得很好，曝光時間太長, 導致干板太黑 , 光線的透過率降低。6. 在用清水清洗干版時水溫沒有嚴格控制在30-32 ，影響實驗結(jié)果。7. 在顯影定影時，沖洗時間不夠，導致成像范圍過小，成像不清晰。六、實驗結(jié)論實驗中獲得清晰的再現(xiàn)像的關(guān)鍵是要選用具有良好的相干性和穩(wěn)定性的激光作為光源。光路的調(diào)整更是至關(guān)重要的。一個好的光路， 既要使物光和參考光能夠發(fā)生干涉，還要保證干涉條紋間隔清晰，反差合適。所以要首先調(diào)