大學(xué)物理論文 光的干涉與衍射應(yīng)用

1、光的干涉與衍射應(yīng)用全息術(shù)姓名：朱子凡光的干涉與衍射應(yīng)用全息術(shù)光無處不在，所以在很早很早以前，人們就在問自己：“光到底是什么？”恩培多克勒說光是我們眼中的火元素，牛頓說光是一股微小的粒子流，沿直線傳播。直到19世紀(jì)光的波動(dòng)學(xué)的建立才真正的告訴我們光既具有粒子性又具有波動(dòng)性。隨著光的波粒二象性的提出，對(duì)光學(xué)的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域，光學(xué)現(xiàn)象在我們生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。一、光的干涉電磁場(chǎng)理論指出，光波是電磁波，所以兩列光波在空間傳播過程中相遇就會(huì)產(chǎn)生疊加。由于光是波動(dòng)的，所以若干個(gè)光波相遇時(shí)產(chǎn)生的光強(qiáng)分布不等于由各個(gè)波單獨(dú)造成的光強(qiáng)分布之和，疊加后的的光強(qiáng)不僅取決于兩列光的光強(qiáng)，還與兩列光之間

2、的相位差有關(guān)。因此只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉，從而出現(xiàn)明暗相間的現(xiàn)象。二、光的衍射光在傳播過程中，遇到與光的波長(zhǎng)相近的障礙物或小孔時(shí)，它有離開直線路徑繞道障礙物陰影里去的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫光的衍射。荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出波在傳播過程中，波陣面上的每一點(diǎn)都可以看作是發(fā)射球面子波的波源。之后費(fèi)涅耳在惠更斯的原理的基礎(chǔ)上提出從同一個(gè)波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，傳播到空間中某點(diǎn)相遇時(shí)，也可以互相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。從而解釋了光的衍射現(xiàn)象中光強(qiáng)的分布問題。三、全息術(shù)光的衍射和干涉現(xiàn)象在我們生活中無處不在，隨著科學(xué)的發(fā)展，干涉和衍射現(xiàn)象被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，全息術(shù)就是

3、其中之一。全息技術(shù)的第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過程：全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)象，即原始象和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄

4、了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。全息技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)，首先全息影像是根據(jù)衍射原理將物體上的各點(diǎn)的光信息都記錄了下來，再現(xiàn)的像是三維立體的，所以觀看全息影像就如同觀看真是的物體一般。其次由于全息技術(shù)記錄了物體每一點(diǎn)的光現(xiàn)象，所以照片損壞對(duì)影像的影響不大。還有全息技術(shù)的信息容量非常的巨大，它的理論存儲(chǔ)容量上限遠(yuǎn)大于磁盤和光盤的儲(chǔ)存容量。所以全息技術(shù)在立體電影、電視、展覽、顯微術(shù)、干涉度量學(xué)、投影光刻、軍事偵察監(jiān)視、水下探測(cè)、金屬內(nèi)部探測(cè)、保存珍貴的歷史文物、藝術(shù)品、信息存儲(chǔ)、遙感，研

5、究和記錄物理狀態(tài)變化極快的瞬時(shí)現(xiàn)象、瞬時(shí)過程（如爆炸和燃燒）等各個(gè)方面獲得廣泛應(yīng)用。在生活中，也常常能看到全息攝影技術(shù)的運(yùn)用。比如，在一些信用卡和紙幣上，就有運(yùn)用了俄國(guó)物理學(xué)家尤里丹尼蘇克在20世紀(jì)60年代發(fā)明的全彩全息圖像技術(shù)制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖像。但這些全息圖像更多只是作為一種復(fù)雜的印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)防偽目的，它們的感光度低，色彩也不夠逼真，遠(yuǎn)不到亂真的境界。全息技術(shù)最令我們大學(xué)生感興趣的可能就是全息投影了。全息投影是一種無需配戴眼鏡的3d技術(shù)，觀眾可以看到立體的虛擬人物。這項(xiàng)技術(shù)在一些博物館、舞臺(tái)之上的應(yīng)用較多，而在日本的舞臺(tái)上較為流行。全息立體投影設(shè)備不是利用數(shù)碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，而是投影設(shè)備將不同角度影像投影至一種全息膜上，讓你看不到不屬于你自身