兩步法彩虹全息

1、廠z）q z【 (X廠z）q z【 (Xo，yo 叫)圖圖1 全4息圖全的記息y）和Ur（x，y），兩者所形成的干涉圖圖的記錄兩步法彩虹全息實驗設(shè)計報告同組人：夏贊琛 劉統(tǒng)明實驗?zāi)康模褐谱鞑屎缛D并在白光下觀察其再現(xiàn)像實驗原理：面我們稍微定量地討論基元彩虹全息圖的記錄與再現(xiàn)。由于分析的 記錄光路是線性的，若只考慮一個物 點 I0（x0 ，y0，z0） 即再現(xiàn)實像上的一點 并不失去其普遍性。在記錄過程中， 令記錄所用的單色光波長為入，參考 光的發(fā)散點是R（xr, yr, zr）。選擇空 間直角坐標(biāo)系的 xy 平面在記錄干 板的藥膜面上，坐標(biāo)原點與干板中心 重合。如圖 4 所示。設(shè)在記錄干板上

2、物光和參考光的復(fù)振幅分別是 U0（x，樣的光強分布是I(x, y) = U + U I2 = U I2 + U I2 + U *U + U U * (1) TOC o 1-5 h z 0r0rr 0r 0上式*號表示共軛復(fù)數(shù)。假設(shè)記錄過程是線性的，彩虹全息圖的振幅透射率t (x，y)正比于I(x，y):t(x, y) = K(U 2 + U I2 + U*U + U U*)(2)0rr 0r 0當(dāng)處理好的虹全息圖放回原記錄位置，用波長為入，發(fā)散點為R(xr, yr, zr)的單色光照明，就能再現(xiàn)出物點的全息像I(x，y當(dāng)處理好的虹全息圖放回原記錄位置，用波長為入，發(fā)散點為R(xr, yr, z

3、r)的單色光照明，就能再現(xiàn)出物點的全息像I(x，y，z)，物點與全息像點的關(guān)系由下面的式子給出：11 九、九 1二 (1 - )+ .一 z z 九 九zi r 0(3)yy九九 1二二乙(1-) +zz九九zi r 0(4)x九x=0-z九zi0(5)從上面的式子很容易看出，當(dāng)入二入時再現(xiàn)的全息像點與記錄的物點位置重合。即再現(xiàn)光同參考光相同的情況下，原物點的再現(xiàn)波前將由公式(2)的第三項給出。若在 R(xr，yr，zr) 點放置波長為人的點光源再現(xiàn)上述的虹全息圖后，除了形成一般全息圖所有的全息像點 I01 之外，還將形成一個與之相對應(yīng)的狹縫實像IS1，如圖2(a)所示。觀察者看到全息像點 I

4、01 的條件是瞳孔 D落在從 IS1 出射的衍射光場中， 而最佳的觀察位置是D落在IS1處。這好比人們隔窗觀景，越是靠近窗戶景視場也越大。若用具有兩個波長人和九2的再現(xiàn)光源，這時再現(xiàn) 光被虹全息圖衍射成為兩個空間錯開顏色不同的全息像點 I01、I02 和 與之對應(yīng)的兩個狹縫像lS1、IS2，如圖2(b)所示。只要IS1和IS2分離 的尺寸大于人眼瞳孔直徑D，就可以通過IS1和IS2分別看到波長為人 和九2的兩個全息像點l01和l02。將這一概念推廣到點白光源照明虹全 息圖的情況。由于波長是連續(xù)變化的，每一波長都在不同的位置上形 成它自己的全息點和相應(yīng)的狹縫像。于是全息像點按光源的光譜彌散 成了

5、一條線段，狹縫的全息像也按光源的光譜彌散成為一個六面體， 如圖2(c)所示。在這種情況下，因瞳孔具有一定的線度D，在固定的 觀察位置上，觀察者只能看到一個準(zhǔn)單色九+ 九(九二九-九)的全息像 點，沿鉛直方向改變觀察位置，將相繼地看到不同準(zhǔn)單色的全息像點。 實驗方法:第一步對被照物體制作一個普通的全息圖H1，叫母全息圖見圖3。 第二步：將已做好的全息圖H1用$*照明再現(xiàn)物體實像，利用此實像 作為物(物光)，加上參考光 R2 及狹縫制作出第二塊全息圖 H2。全息干板O圖 3全息干板O圖 3圖1母母全全息息圖圖這第二塊全息圖H2，具有彩虹的性質(zhì)，也就是在用只2*再現(xiàn)時，眼睛放在狹縫位置上可以看到物體

6、的像，若在白光下再現(xiàn)，人眼沿著 與狹縫垂直的方向改變觀察方向，可看見不同顏色、五彩繽紛的像， 如圖 4 所示。實驗步驟一母全息板制作物光束和參考光束由分光板至感光版之間的光程大致相等用透鏡將物光束擴展到保證整個被攝物都能受到光照，參考光束也 應(yīng)擴展使感光板有均勻光照照在感光板上的物光束和參考光束之間的夾角在30。50。之間為宜參考光束應(yīng)強于物光束，在放感光板的地方她們的強度比約為3 : 至 5 ： 1（2）關(guān)閉室內(nèi)照明燈，用光電池測量放感光板處參考光束和物光光 束的強度，以檢驗發(fā)光強度比是否符合要求。曝光時間應(yīng)該控制在2060s之間。（3）上快門，調(diào)好曝光定時器的曝光時間，裝感光板。使乳膠面向

7、 著入射光，靜置幾分鐘使防震臺不振動后曝光。（4 ）顯影和定影。顯影液用D-19顯影液，顯影時間為2mino取出 感光板后用自來水沖洗。然后放在定影液中再水洗23min即 可觀察物象再現(xiàn)。二第二塊全息板的制作首先按圖5調(diào)好光路。放上已作好的母全息圖，用R*再現(xiàn)原物體實像，可在實像處放一 毛玻璃觀察。（這時可擋掉R2 ）.擋住物光，調(diào)節(jié)參考光R2，使參考光R2與物光波光強比約為3:1。 （可調(diào)連續(xù)分束鏡或在參考光路中放置衰減鏡）。4擋住光源，在實像面處放上全息干板，待穩(wěn)定后進行曝光。5經(jīng)顯影、定影和漂白后的干板在白光下觀察其再現(xiàn)現(xiàn)象。圖圖3 5實驗實光驗路光路實驗安全評估和注意事項1狹縫大小和方向的選擇：狹縫大小選取由虹全息來說希望越 窄越好。越窄色彩越純，但太窄物光強太弱，不便觀察，也不容易拍 照。至于狹縫方向水平放置與垂直放置均可，只是觀察時移動方向不 同，依習(xí)慣而定。2制作彩虹全息圖時，參考光與物光光強比約為 3:1。且參考 光與物光夾角不宜過大，以免影響衍射效率。3觀察彩虹全息圖的再現(xiàn)像應(yīng)注意再現(xiàn)條件：白光方向必須是