透射式與反射式全息照相研究

1、透射式與反射式全息照相研究摘要：本文在對全息術(shù)的特點(diǎn)和原理進(jìn)行了概括性的闡述基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了透射式與反射式全息照相的實(shí)驗(yàn)原理，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。關(guān)鍵詞：透射式全息照相 反射式全息照相80年代初，法國全息攝影展在世界各地展覽，人們欣賞到了神奇莫測的全 息攝影。墻頭上，看來明明伸出了一只水龍頭，舉手前去擰一下，結(jié)果是抓了個 空；一只境況，里面沒有什么圖像，可是當(dāng)一束光射過來，框里就出現(xiàn)一位美麗 的姑娘，她緩慢地摘下眼鏡，正向人微笑致意；一只玻璃罩，里面空無一物，可 是，在光的照射下，罩里馬上現(xiàn)出了維納斯像；在鏡框上，玻璃罩內(nèi)，圖像還在 不斷的變化。這就是利用全息攝像原理拍攝的全息圖片1全息照相特

2、點(diǎn)全息照相一共有三個特點(diǎn)：（1）能貯存物體光波全部信息，得到物體的立體 像，如果從不同角度去觀察再現(xiàn)的全息圖，就可以看到物體不同的側(cè)面。（2）全息照相不怕擦傷、沾污、破碎，剩下一小片全息片仍然保留著物體光波的全部信 息。（3）同一張底片上可貯存許多波面，即可多次曝光，照許多幅像。這個可用 兩種方式進(jìn)行：一種是照射光波方向不變，在同一底片上重疊多次曝光，再現(xiàn)時， 這多個波面同時再現(xiàn)出來，形成反映物體位相或形狀特點(diǎn)的干涉條紋， 這是構(gòu)成 全息干涉計量的理論基礎(chǔ)。另一種方式是改變照射光角度，拍多幅像，再現(xiàn)時， 可轉(zhuǎn)動底片，觀察原來被拍攝的各物體1。2全息照相原理光密度可用下式來表示：D = 

3、5;lg E+K這里？為干板及顯影處理的性質(zhì)，稱為H-D曲線線性區(qū)得斜率，K是常數(shù)圖2.3坐標(biāo)系圖2.2菲涅爾全息光路圖本文主要針對菲涅爾全息圖進(jìn)行研究和分析。圖2.2為一般拍攝菲涅爾全息 圖的光路圖，其中，S是激光器，P是分束鏡，。是物體，L是擴(kuò)束鏡。為了說 明全息圖的形成過程，我們只取物體上的一個發(fā)光點(diǎn) O,并取全息干板平面Oxy 為坐標(biāo)平面，如圖2.3所示，設(shè)物點(diǎn)O的坐標(biāo)和參考點(diǎn)R的坐標(biāo)分別為(xO,yO, zO)和(xR, yR, zR),則在Oxy平面上物光的復(fù)振幅分布為O(x, y) =O°(x, y)exp j o(x, y)(1)在Oxy平面上參考光的復(fù)振幅分布為R(

4、x, y) = R(x,y)exp j r(x, y)(2)參考光波和物光波在Oxy平面上干涉疊加后的光強(qiáng)為I -(O R)(O R)* -OO* RR* OR* RO*= O02 R2 2OoRoCOs( 0 - r)可用作全息記錄的感光材料很多，一般最常用的是鹵化銀乳膠途布得超微粒 干板，稱為全息干板，按圖2.2拍攝的全息圖也叫做平面全息圖，我們用振幅透 射率來表示其特性，一般它是一個復(fù)函數(shù)，具體形式為H(x,y) = o(x,y)exp j'- (x,y)在式中，如果中與(x, y)無關(guān)，是一個常數(shù)，就稱為振幅型全息圖。如果%與(x, y)無關(guān)，是一個常數(shù)，就稱為相位型全息圖。如

5、果兩者都與(x, y)有關(guān),就稱為混合型全息圖H0H圖2.4干板特性全息照相干板的特性可以用圖2.4所示的曲線來表示。其中，工為振幅透射 系數(shù)，H為曝光量。因?yàn)樵赥-H曲線上，只有中間一段近似為直線，所以對于 不同的曝光量，就可以完成不同的記錄。一般記錄時取曝光量在HO的位置。在線性記錄的條件下有-h = B。 一： H =?0：- tI(5)t為曝光時間，I為總光強(qiáng)，P。和P為常數(shù)。P等于圖3中線性區(qū)得斜率。將光 強(qiáng)公式帶入(5)式中，便可得到拍好的全息圖的復(fù)振幅透射率。h =B0O2 - R2 2OoR0 cos( 0 - r)(6)設(shè)再現(xiàn)用的照相光波在Oxy平面上的分布為C( x, y&

6、gt; C (x, y) eXpj x( y )此再現(xiàn)光波經(jīng)過全息圖后衍射波的復(fù)振幅分布為.二C h =C -tOo R2 2O°Rcos( 0 - r)(8)考察(8)式的第二項(由于第一項較小，大多數(shù)情況下可以忽略)，可以認(rèn)為.二CI =C(O； r2) cor cr o(9)式為全息照相的基本公式，其中第一項代表直射光，第二項代表原始像，第 三項代表共腕像。對有許多物點(diǎn)組成的物體，該式中O = Oi+Oz+O3+A ,于是有9*.*.-.*.*.* .Oo =OQi O2O2 上 O1O2 。3 O2O3 上(10)從激光器發(fā)出的一束光，被分束鏡分成頻率相同，振動方向相同的兩束光，一束照射到物體上由物體漫反射到干板上，稱之為物體光束。另一束直接射到干板 （或誠底片）上。這兩束光形成一定的角度，在干板上相遇，光程差小于激光的相干長度，這就是我們普通講的干涉原理，經(jīng)過顯影、定影、水洗、涼干.等處理。 干板上得黑白反差，就是物體的振幅信息，干板的干涉花樣是物體的位相信息2。3 實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)儀器及用具