兰州交通大学：《大学物理实验》课程教学资源（PPT课件讲稿）全息照相

⑩ 物理实验中心 全息照相

全息照相

一全息照相概述 二实验仪器与光路 三.全息照相的拍摄原理 四全息照相的观察原理 五全息照相的特点 六全息技术的应用

一 .全息照相概述 二.实验仪器与光路 三.全息照相的拍摄原理 四.全息照相的观察原理 五.全息照相的特点 六.全息技术的应用

一全息照相概述 全息照相原理是1948年Dennis Gabor为了提高电子显 微镜的分辨本领而提出的。“全息”是指物体发出的光波的 全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。 照相技术是利用了光能引起感光乳胶发生化学变化的原 理，变化的强度随入射光强的增大而增大。普通照相使用透 镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗 决定，即由入射光波的强度决定。而全息照相不但记录了入 射光波的强度，也记录了入射光波的相位。 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光 波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机 而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照 到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。 当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成 了全息照相的摄制过程

一 .全息照相概述 全息照相原理是1948年Dennis Gabor 为了提高电子显 微镜的分辨本领而提出的。“全息”是指物体发出的光波的 全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。 照相技术是利用了光能引起感光乳胶发生化学变化的原 理，变化的强度随入射光强的增大而增大。普通照相使用透 镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗 决定，即由入射光波的强度决定。而全息照相不但记录了入 射光波的强度，也记录了入射光波的相位。 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光 波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机， 而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照 到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。 当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成 了全息照相的摄制过程

二.实验仪器与光路 扩束镜 He-Ne 全息平台 激光器 定时器 干板架 定时阀 分束器 反射镜

二.实验仪器与光路 He-Ne 激光器 定时器 全息平台 定时阀 干板架 物 体 反射镜 扩束镜 分束器

三.全息照相的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路 参考光 大致如图。 一激光光源（波长为入） 的光分成两部分：直接照射 到底片上的叫参考光；另一 部分经物体表面散射的光也 反射镜 照射到照相底片，称为物光。 参考光和物光在底片上各处 物 相遇时将发生干涉，底片记 录的即是各干涉条纹叠加后 的图像

三.全息照相的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路 大致如图。 一激光光源（波长为 λ ） 的光分成两部分：直接照射 到底片上的叫参考光；另一 部分经物体表面散射的光也 照射到照相底片，称为物光。 参考光和物光在底片上各处 相遇时将发生干涉，底片记 录的即是各干涉条纹叠加后 的图像

照相底片 参考光 业 d故 关于强度：显然参考光 各处的强度是一样的， 但由于物体表面的反射 率不同，所以物光的强 光 度各处不同。因此，参 物 考光和物光叠加干涉时 形成的干涉条纹各处浓 淡也就不同。 关于相位。如图，设0 为物体上某一发光点

关于强度：显然参考光 各处的强度是一样的， 但由于物体表面的反射 率不同，所以物光的强 度各处不同。因此，参 考光和物光叠加干涉时 形成的干涉条纹各处浓 淡也就不同。 关于相位。如图，设O 为物体上某一发光点．

设参考光在a处的波动方程为： y=A,c0s(0t+0) 物光在0点处的波动方程为： y=A cos(ot+) 物光在a点处的波动方程为： y=A1c0s(ot+p1-2π/)。 照相底片 参考光与物光的相位差： 参考光 δ0=p0-p1+2m/入 由干涉知： 60=(2k+1)π处为暗条纹，解得 光 r=2(2k+1π+01-po]/2π 6p=2kπ处为明条纹，解得 r=2(2kπ+p1-00)/2元

▪ 设参考光在a处的波动方程为: cos( ) = 0  +0 y A t                           (2 )/ 2 2 [(2 1) ]/ 2 (2 1) 2 / cos( 2 / ) : 1 0 1 0 0 1 1 − − −  = + = = + + = + = + = + − r k k r k k r y A t r a 处为明条纹，解得 处为暗条纹，解得 由干涉知： 参考光与物光的相位差： 。 物光在 点处的波动方程为 物光在O点处的波动方程为： cos( ) = 1  +1 y A t

设a、b为相邻的两暗纹，由干涉知：a、b 两处的物光与参考光必须都反相。因为a、b 两处的参考光相同，所以其物光的波程差为入. 由几何关系知： A=sin Od d.=λ/sim0 由此可知：当不同时，物光与参考光形成的干涉条纹 的间距也不同，而的大小又可以反映出物光光波的相 位；再根据条纹的方向即可确定出物体的前后，上下，左 右的位置

    /sin sin . = = x x d d 由此可知:当θ不同时,物光与参考光形成的干涉条纹 的间距也不同,而θ的大小又可以反映出物光光波的相 位;再根据条纹的方向即可确定出物体的前后,上下,左 右的位置。 设a、b为相邻的两暗纹,由干涉知：a 、b 两处的物光与参考光必须都反相。因为a、b 两处的参考光相同,所以其物光的波程差为λ. 由几何关系知:

四.全息照相的观察原理 ·观察全息照片的光路图如下： 照 照明光 +1 实

四.全息照相的观察原理 ▪ 观察全息照片的光路图如下：