《光学》课程教学资源（课件讲稿）第五章 傅里叶变换光学 第五节 全息照相

Optics第五章傅里叶变换光学第五节全息照相

第五章 傅里叶变换光学 第五节 全息照相

Optics5.5全息照相5.5.1全息照相概述5.5.2全息照相的过程、原理和特点5.5.3全息图的分类及实例5.5.4全息照相的应用5.5.5全息照相装置及实验注意事项

5.5 全息照相 5.5.1 全息照相概述 5.5.2 全息照相的过程、原理和特点 5.5.3 全息图的分类及实例 5.5.4 全息照相的应用 5.5.5 全息照相装置及实验注意事项

Optics5.5.1全息照相概述全息照相的概念"全息”一词源于希腊词hobos和grammar在英文中用Holography表示，“Holo"即“完全”的意思，我国译为"全息”意思是“全部信息”。HolographyHolograph全息全息术HolographicHologram全息照相的全息图

5.5.1 全息照相概述 全息照相的概念 “ 全 息 ” 一 词 源 于 希 腊 词 hobos 和 grammar ， 在 英 文 中 用 Holography表示， “Holo”即“完全”的意思，我国译为“全息” ， 意思是“全部信息” 。 • Holograph Holography 全息 全息术 • Holographic Hologram 全息照相的 全息图

Optics5.5.1全息照相概述全息照相的发展历史设计初衷一提高电子显微镜的分辨率1948，Gabor提出，波前记录（Holography）全息术是人类对“光信息”深刻理解的产物，是经典光学向现代光学过度时期具有里程碑意义的研究成果，被公认为是20世纪最伟大的发明之一。英籍匈牙利物理学家HUYGENSHUYGENSYOUNGYOUNGFRESNELFRESNELDennis Gabor(1900 ~1979 )1971年诺贝尔物理学奖（发明并发展全息照相法）MAGYARPOSTA

5.5.1 全息照相概述 全息照相的发展历史 设计初衷—提高电子显微镜的分辨率。 1948，Gabor提出，波前记录（Holography） 英籍匈牙利物理学家 Dennis Gabor （1900～1979） 全息术是人类对“光信息”深刻理解的产物， 是经典光学向现代光学过度时期具有里程碑意 义的研究成果，被公认为是20世纪最伟大的发 明之一。 1971年诺贝尔物理学奖 （发明并发展全息照相法）

Optics5.5.1全息照相概述全息照相的发展历史（续）1960，激光出现，提供高亮度相干光源1962年在美国密执安大学从事雷达工作的利思和乌巴特尼克斯两个人提出采用倾斜参考光束形成一个均匀的相干底衬即所谓离轴全息照相法，从而克服了共轴全息图的本质缺点。他们于1963年，首先做出了第一张成功的全息照相

5.5.1 全息照相概述 全息照相的发展历史（续） 1960，激光出现，提供高亮度相干光源 1962年在美国密执安大学从事 雷达工作的利思和乌巴特尼克斯两 个人提出采用倾斜参考光束形成一 个均匀的相干底衬即所谓离轴全息 照相法,从而克服了共轴全息图的本 质缺点。 他们于 1963年，首先做出了 第一张成功的全息照相

Optics5.5.1全息照相概述全息照相的发展历史（续）法国物理学家李普曼发明了基于干涉现象的彩色照相术（1891），获1908年诺贝尔物理学奖。1962年，前苏联科学家丹尼苏克首丹尼苏克法国李普曼次拍摄出了反射式全息图(1845-1921)1969年Benton在全息图的碎片能再现物体完整像的启发下提出了彩虹全息术，首次利用二步法制成了彩虹全息图1978年美籍华人陈选和杨振景提出了一步彩虹全息，1977年Cross复合全息图（即多重全息图）制成Stephen Benton1979年第一张彩色全息图问世

5.5.1 全息照相概述 全息照相的发展历史（续） • 法国物理学家李普曼发明了基于干 涉现象的彩色照相术（1891），获 1908年诺贝尔物理学奖。 • 1962年，前苏联科学家丹尼苏克首 次拍摄出了反射式全息图。 • 1969年Benton在全息图的碎片能再 现物体完整像的启发下,提出了彩虹 全息术,首次利用二步法制成了彩虹 全息图, • 1978年美籍华人陈选和杨振寰提出 了一步彩虹全息,1977年Cross复合 全息图(即多重全息图)制成。 • 1979年第一张彩色全息图问世。 Stephen Benton 法国 李普曼 丹尼苏克 （1845-1921）

Optics原理和特点5.5.2全息照相的过程、J全息照相的基本机理由物体表面发出或经物体表面反射的光波，携带着物体表面的信息，这些信息可以由物光波的波函数（复振幅分布）表示：O(x, y) = O(x, y)ei9o(x,)O.(x, y)波前上各点的振幅分布，反映了物体表面各点的亮度信息；Po(x, y)波前上各点的相位分布，反映了物体表面的纵向位置信息全息记录和显示：要记录或再现物体表面的全部信息，必须同时能够记录或再现出反映物体表面特征的光波场的振幅和相位信息

5.5.2 全息照相的过程、原理和特点 全息照相的基本机理 由物体表面发出或经物体表面反射的光波，携带着物体表面的信息，这些信 息可以由物光波的波函数（复振幅分布）表示： ( , ) 0 ( , ) ( , ) O x y O x y ei x y O  0 O x y ( , )  O ( , ) x y 波前上各点的相位分布，反映了物体表面的纵向位置信息。 波前上各点的振幅分布，反映了物体表面各点的亮度信息； 全息记录和显示：要记录或再现物体表面的全部信息，必须同时能够记 录或再现出反映物体表面特征的光波场的振幅和相位信息

Optics原理和特点5.5.2 全息照相的过程、全息照相的过程全息照相的过程分为两步：记录、再现。、全息记录：E(P,t)= A(P)cos(wt -(P))A传统照相：底片记录光强，位相信息丢失

5.5.2 全息照相的过程、原理和特点 全息照相的过程分为两步：记录、再现。 一、全息记录： 传统照相：底片记录光强，位相信息丢失 E P t A P wt P ( , ) ( )cos( ( ))   全息照相的过程

Optics5.5.2 全息照相的过程、原理和特点全息照相的过程（续）一、全息记录（续）二干涉物光+参考光底片记录干涉图波前全息记录（全息图）全部光信息振幅位相4参考光束记录介质参考光束记录介质*米米物光束物光束平面波照明球面波照明

5.5.2 全息照相的过程、原理和特点 一、全息记录（续） 物光+参考光  干涉  底片记录 干涉图 （全息图） 振幅 位相 波前全息记录 全部光信息 物光束 球面波照明 物光束 平面波照明 记 录 介 质 记 录 介 质 全息照相的过程（续）

Optics原理和特点5.5.2 全息照相的过程、全息照相的过程（续）波前再现二衍射照明光+全息图全息图全息图照明光束1照明光束1*物光束物光束平面波照明球面波照明

5.5.2 全息照相的过程、原理和特点 二、波前再现 照明光+全息图  衍射 物光束 球面波照明 物光束 平面波照明 全 息 图 全 息 图 全息照相的过程（续）