全息照相分析课件

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普通照相只记录物光的振普通照相,拍摄的原理,假如用一束激光照明一个,微小颗粒,。从小颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的,球面波,。我们向小颗粒看去，是明亮的一点。用照相机为这小颗粒照相时，光波通过镜头在底片上,形成一个亮点,，这一点的,亮度与小颗粒反射出来的光强有关,。照相底片可以记录下这一点的亮点，但,记不下小颗粒在,三维空间,的位置,，印出来的照片上也只有一个,亮点,。看起来没有一点立体感觉。,拍摄的原理,拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光,和,小颗粒反射出的球面波一起照到照相底片上。整个底片都受到光照，它记录下的,不是个亮点,，而是,一组干涉条纹,。底片经冲洗后，放到原来的位置，再用拍摄时那束发出平面波的激光，以拍摄时的角度照到底片上，我们可以看到,原来放置微小颗粒的位置上有一个亮点,。,注意！这个亮点在空间，而不是在底片上,，我们看到的光就像是从这个亮点发出来的。所以，全息照片记录下来的,不仅是一个亮点，还包含亮点的空间位置，或者说记下从亮点发出的整个光波,。,拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光和小,数学模型,在全息干板,H,上设置,x,y,坐标，设物波和参考波的,复振幅,分别为,O,(,x,y,) =,O,0,(,x,y,) exp ,j,o,(,x,y,) ,R,(,x,y,) =,R,0,(,x,y,) exp ,j,r,(,x,y,),干涉场光振幅应是两者的相干叠加，,H,上的总光场为干涉场光振幅应是两者的相干叠加，,H,上的总光场为,U,(,x,y,) =,O,(,x,y,) +,R,(,x,y,),干板记录的是干涉场的光强分布，曝光光强为,I,(,x,y,) =,U,(,x,y,),U,*,(,x,y,),=,O,2,+,R,2,+,O,R,*,+ O,*,R,经线性处理后，底片的透过率函数,t,H,与曝光光强成正比，略去一个无关紧要的比例常数，上式可直接写成,t,H,(,x,y,) =,O,2,+,R,2,+,O,R* + O*,R,数学模型 在全息干板H上设置x , y坐标，设物波和参考波,激光全息图的再现原理,将记录有物体全部信息的全息干板进行暗室处理后，再用一束激光束照射，激光经过干板上干涉条纹的,衍射,，人眼通过干板可以看到一个与原物体形状一样的像（虚像），同时在以干板为对称的地方还有一个与原物体完全相同的像（实像）。,激光全息图的再现原理将记录有物体全部信息的全息干板进行暗室处,波前再现,的,数学模型,设照明光波表示为,C,(,x,y,) =,C,0,(,x,y,) exp ,j,c,(,x,y,) ,透过,H,后的光振幅,U,(,x,y,),为,式,(5.7),称为全息学基本方程，其中方程右边各项的意义为,第一、二项：,与再现光相似,，它具有与,其,相同的位相分布，只是振幅分布不同，因而它将以与再现光,C,(,x,y,),相同的方式传播。,第三项：包含有物的位相信息。,第四项：包含有物的共轭位相信息，可能形成共轭像。,波前再现的数学模型 设照明光波表示为,波前再现的几个特例,（,1,）,C,(,x,y,) =,R,(,x,y,),，即原参考光再现,U,(,x,y,) =,R,0,（,O,0,2,+,R,0,2,）,exp ,j,r,+,R,0,2,O,0,exp ,j,o,+,R,0,2,O,0,exp ,-,j,(,o,- 2,r,),第一、二项合并为一项，保留了参考光的信息,第三项与原物光波只增加了一个常数因子，,再现了物光波,，所成的像称为原始像（虚象）,第四项为共轭项，它除了,与物波共轭外，还附加了,一个位相因子，因而这一,项成为畸变了的共轭像，,是实像,波前再现的几个特例（1）C ( x , y ) = R (,激光全息图的记录原理,将同一个激光器发出的激光用,分光器,分为两束，一束照射被摄物体，一束直接照射全息干板（参考光），由物体反射的光（物光）与参考光在空间相遇形成干涉条纹，全息干板将,干涉条纹,记录下来，这些条纹里包含了来自物体的,全部信息（强度信息和位相位相信息）,。,激光全息图的记录原理将同一个激光器发出的激光用分光器分为两束,拍摄全息照片的原理图,分光镜,全反镜,He-Ne,激光器,全反镜,扩束镜,扩束镜,物 体,全息干板,参考光,物光,拍摄全息照片的原理图分光镜全反镜He-Ne激光器全反镜扩束镜,全息照相分析课件,全息照相分析课件,全息照相分析课件,全息照相分析课件,全息照相分析课件,全息照相分析课件,扩束镜,全息干板,实 像,虚 象,观察者,再现原理,扩束镜全息干板实 像虚 象观察者再现原理,三、实验步骤,1,在全息台上调整光路,2,测量光强比,3,拍摄全息图,4,将干板进行暗室处理并凉干,5,在激光下观察再现像,三、实验步骤1 在全息台上调整光路,实验仪器,氦氖激光器,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,被摄物,白板,激光器电源,拍摄好的全息干板,放震台,调节架,实验仪器氦氖激光器分光镜全反镜全反镜扩束镜扩束镜被摄物白板激,四、全息图的拍摄,1,、全息记录,（,1,）将个光学元件调至等高,四、全息图的拍摄1、全息记录（1）将个光学元件调至等高,He-Ne,激光器,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,物 体,全息干板,（,2,）调整光路,He-Ne激光器分光镜全反镜全反镜扩束镜扩束镜物 体全息干板,He-Ne,激光器,分光镜,全反镜,全反镜,扩束镜,扩束镜,物 体,全息干板,参考光,物光,光程差,=,物光程,参考光程,移动全反镜,（,3,）使物光和参考光的,光程大致相等,He-Ne激光器分光镜全反镜全反镜扩束镜扩束镜物 体全息干板,光的非单色性,1,、理想的单色光,、,2,、准单色光、谱线宽度,谱线宽度：,准单色光：,在某个,中心波长（频率）,附近有一定,波长,（频率）范围,的光。,0,0,I,I,0,谱线宽度,光源的非单色性对干涉条纹的影响, 光的非单色性1、理想的单色光 、2、准单色光、谱,合成光强,设能分辨的,干涉明纹最大级次为,j,M,，,则应有：,- (,/2),+,(,/2),1,2,3,4,5,6,0,1,2,3,4,5,x,0,I,为谱线的宽度,设： 为光源的波长,扬氏干涉,零级条纹重合,j,级条纹宽度,当 的,第,j,级条纹和,的第,j+1,级条纹重,合时，条纹不,可分辨。,级的条纹可见度为零,合成光强设能分辨的干涉明纹最大级次为jM ，则应有： -,与 对应的光程差,相干长度,（,coherent length,）,，由光源的单色性决定的产生可见度不为零的干涉条纹的最大光程差,也可定义两列波能发生干涉的最大波程差叫,相干长度,。,：中心波长,相干长度,与 对应的光程差相干长度（coherent leng,（,4,）调节物体位置，使物光和参考光的,夹角小于等于,30,度,。,移动物体,=30,o,（4）调节物体位置，使物光和参考光的夹角小于等于30度。移,全息照片上的干涉条纹,全息照相是将物光波中的振幅和位相信息以干涉条纹的反差和明暗变化的形式记录下来，形成的干涉条纹是不规则的，干涉条纹的间距为：,为参考光束与物光束射到干板时两者的夹角，,为光波波长。,全息照片上的干涉条纹 全息照相是将物光波中的振幅和位相,（,5,）调节参考光与物光在全息干版上照度比为,3:17:1,。,（5）调节参考光与物光在全息干版上照度比为3:17:1。,全息干板照度比,物光光强,参考光光强,全息干板上的光强,调节扩束镜位置可调节光强,全息干板照度比物光光强参考光光强全息干板上的光强调节扩束镜位,二,.,曝 光,取全息干板,遮光,取下白板,安装全息干板,注意正面对物体,稳定一分钟,曝光,二.曝 光取全息干板遮光取下白板安装全息干板稳定一分钟曝,3,、全息干版的冲洗,在照相暗室中，可在,暗绿灯,下操作，整个过程不能用手触摸全息干版的表面。,3、全息干版的冲洗 在照相暗室中，可在暗绿灯下,D19,显影液,2,到,3,分钟,清 水,半分钟,定影液,4-5,分钟,最后在清水中冲洗干净，凉干后再将干版放回光路中观察。,D19显影液2到3分钟清 水半分钟定影液4-5分钟最后在清,干板上记录的是,干涉条纹,，而,不是物体的像,。因此，全息图在普通光源下看到的外观仅为干涉条纹。,干板上记录的是干涉条纹，而不是物体的像。,全息照片外观,全息照片外观,4,物像的再现与观察,（,1,）再现虚象的观察,扩束镜,全息干板,实 像,虚 象,观察者,再现光路图,再现虚象,4 物像的再现与观察（1）再现虚象的观察扩束镜全息干板实,细激光束,全息干板,观察屏,实象,（,3,）用人眼观察虚像，改变眼睛的位置做同样观察，可观察到再现像的不同部位。,（,2,）观察的实象情况,细激光束全息干板观察屏实象（3）用人眼观察虚像，改变眼睛的位,六,.,全息照相的特点,1,、全息照片再现像是,真实物体的三维立体图象,，并且可同时再现一虚一实两个相。,2,、全息照片具有,可分割特性,，,如果全息照片打碎了，它的,每一块碎片都可以再现原物体的像，即可以一斑而知全豹,。,六.全息照相的特点 1、全息照片再现像是真实物体的,3,、同一张全息感光板可进行,多次重复曝光记录,。,如：一朵玫瑰的全息相片被割成两半，用激光照射，会发现每一半都有整个玫瑰的影像，即使再分下去，,每一小块底片中都会包含着一个完整的原来玫瑰的影像,。,3、同一张全息感光板可进行多次重复曝光记录。,在一张全息底片上可以,分层记录,多幅全息照,，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照片能够,存储巨大的信息量,。,在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照，而且在它们显示画面时,激光全息摄影,展示,一张平面照片,从正前方看是正面像,激光全息摄影展示,从左边可看见左面的脸,从左边可看见左面的脸,从右边可看见右面的脸,这就是激光全息摄影的神奇,从右边可看见右面的脸这就是激光全息摄影的神奇,尽管立体,彩色照片,看上去色彩鲜艳、层次分明，富有,立体感,，但它总归仍是,单面图像,，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，横看竖看，看到的只能是照片上的那个画面。但,全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面,。因为,全息技术,能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。,尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总,看得见全摸不到的香蕉,看得见全摸不到的香蕉,全息技术参与美国大选,在,2008,年美国总统大选的新闻报道现场，美国有线电视新闻网,(CNN),运用,全息投影技术,，将身处异地的,CNN,女主持,JessicaYellin,的“全息影像”出现在直播间里，与著名主持人,Wolf Blitzer,面对面交谈，而实际上她本人远在芝加哥。令人称奇。,全息技术参与美国大选 在2008年美国总统大选的新闻报道现,在这一技术中，总共动用了,35,部高清摄像机，像好莱坞大片一样从各不同角度对主持人进行拍摄，图像素材进而被输送到,20,台电脑中进行处理合成，形成的影像通过,37,英寸等离子电视预览后即传输到演播现场，由高清投影机实现人像再现过程。,在这一技术中，总共动用了35部高清摄像机，像好莱坞大片一样从,全息照相分析课件,五、注意事项,要注意安全，,绝对不能用眼睛直视未扩束的激光束,防止视网膜损伤,。,不要用手触摸实验仪器的光学元件的镜面。,在拍摄全息照片时，要保持室内安静，不要触及防震平台。,曝光前稳定一段时间,。,五、注意事项 要注意安全，绝对不能用眼睛直视未扩束的激,思考题,1,、全息照相的原理是什么？,2,、全息图照相的再现原理是什么？,3,、激光全息图有哪些主要特点？,4,、全息照相与普通照相有什么不同？,5,、为什么全息相片的每一碎片都能使整个物体再现？,思考题1、全息照相的原理是什么？,