全息實(shí)驗(yàn)思考題

1、1全息照相與普通照相有什么不同？a. 全息照相過(guò)程分記錄、再現(xiàn)兩步，它是以干涉、衍射等波動(dòng)光學(xué)的規(guī)律為基礎(chǔ)的。 普通照相過(guò)程是以幾何光學(xué)的規(guī)律為基礎(chǔ)的。b. 全息圖所記錄的是物體各點(diǎn)的全部光信息，包括振幅和相位。 全息圖所記錄的是物體各點(diǎn)的全部光信息，包括振幅和相位c. 全息照相過(guò)程中物體與底片之間是點(diǎn)面對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即每個(gè)物點(diǎn)所發(fā)射的光束直接落在記錄介質(zhì)整個(gè)平面上。反過(guò)來(lái)說(shuō)，全息圖中每一個(gè)局部都包含了物體各點(diǎn)的光信息。普通照相過(guò)程中物像之間是點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即一個(gè)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)像平面中的一個(gè)像 點(diǎn)。d. 全息圖能完全再現(xiàn)原物的波前，因而能觀察到一幅非常逼真的立體圖像。 普通照相得到的只能是二維的平面

2、圖像。全息照相是干涉，因此要求光源有很高的相干性。光源的相干長(zhǎng)度越大、波前上相干區(qū)越大，就能越有效地實(shí)現(xiàn)全息照相。普通照相只是像的強(qiáng)度記錄，并不要求光源的相干性，用普通光源就可以了。2全息照相的主要特點(diǎn)是什么？三維立體性；可分割性；可重復(fù)記錄，同一張底片可多次曝光，重疊許多像；顯微性；保密性和防偽性；易于復(fù)制3要盡量讓物光和參考光的光程相等，其目的是什么？在全息照相中要求光路中物光和參考光的光程相等，因?yàn)槠胀す獾牟虚L(zhǎng)度有限，分束鏡將一個(gè)波列分為物光和參考光兩個(gè)波列，通過(guò)不同路徑在感光板或觀察屏處 相遇，兩路光的光程越是接近，兩波列疊合越好，干涉條紋 越好，當(dāng)光程差大于波列長(zhǎng)度時(shí)，兩波列完全

3、不疊合，完全沒(méi)條紋。所以光路中物光和參考光的光程越是 接近相等，條紋越好。4為什么全息照片的每一碎片都能使整個(gè)物體再現(xiàn)？全息照相過(guò)程中物體與底片之間是點(diǎn)面對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即每個(gè)物點(diǎn)所發(fā)射的光束直接 落在記錄介質(zhì)整個(gè)平面上。反過(guò)來(lái)說(shuō)，全息圖中每一個(gè)局部都包含了物體各點(diǎn)的光 信息。5為什么要盡量要把物光和參考光的夾角取小一些？增加條紋寬度干涉條紋的間距：參考光與物光的夾角越大，條紋越密，越容易受干擾而發(fā)生變化，所以參考光與物光角度不宜太大。兩束相干光夾角越小，相干性學(xué)好，干涉條紋越明顯.夾角0°勺兩束光相干性最好；夾 角90°的光根本不會(huì)干涉，即使兩光源本身相干性再好 .實(shí)驗(yàn)中就是

4、要物光和參考光發(fā)生明顯地干涉，然后在干板上曝光，得到清晰的全息圖6為什么參考光的強(qiáng)度必須比物光強(qiáng)？在全息再現(xiàn)的過(guò)程中根據(jù)公式來(lái)看物體經(jīng)過(guò)參考光的全息記錄過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與物光光強(qiáng)的平方項(xiàng)有關(guān)的噪聲 ，這是我們?cè)偃⒄障嘀懈蓴_項(xiàng) ，要把它盡量減少 于是在物光相比于參考光小很多時(shí)可以將其看做為0,總的來(lái)說(shuō)就是減小噪聲對(duì)全息再現(xiàn)的影響7怎樣才能獲得理想的全息照片 ？足夠的相干長(zhǎng)度；良好的防震措施；合理的光路排列；適當(dāng)?shù)母砂逄幚?全息照片上干涉條紋的間距有什么決定？條紋明暗由什么決定？條紋的反差由什么決定？條紋的間距決定于物光與參考光的夾角，還有波長(zhǎng)。條紋明暗由物光與參考光的光程差決定。條紋的反差由物光

5、與參考光的光強(qiáng)差決定。9全息相片的主要特點(diǎn)是什么？能將物體的全部幾何特征信息都記錄在底片上，這也是全息照相最重要的一個(gè)特點(diǎn)。全息照相的第二個(gè)特點(diǎn)是能以一斑而知全貌。當(dāng)全息照片被損壞，即使是大半損壞的情況下，我們?nèi)匀豢梢詮氖Ｏ碌哪且恍“肷峡吹竭@張全息照片上原有物體的全貌。這對(duì)于普通照片來(lái)說(shuō)就不行，即使是損失一只角，那只角上的畫(huà)面也就看不到 了。全息照的第三個(gè)特點(diǎn)是在一張全息底片上可以分層記錄多幅全息照，而且在它們顯示畫(huà)面時(shí)不會(huì)互相干擾。正是這種分層記錄，使得全息照片能夠存儲(chǔ)巨大的信息量。10. 為什么全息的記錄介質(zhì)要采用高分辨率的感光材料？分辨率代表材料的分辨能力，是指它區(qū)分輸入圖像細(xì)節(jié)的能力，

6、全息記錄的是物光 和參考光的又細(xì)又密的干涉條紋，信息較多，所以需求高分辨率的感光材料。11. 全息技術(shù)有哪些重要的應(yīng)用？全息顯微術(shù)；全息顯示；全息干涉計(jì)量；全息信息存儲(chǔ)；全息防偽技術(shù)；計(jì)算全息； 模壓全息模壓；在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。12. 全息照相過(guò)程的注意事項(xiàng)是什么？保持各光學(xué)元件清潔，切勿用手或手帕擦拭曝光前一定要穩(wěn)定一段時(shí)間，曝光過(guò)程中切勿觸及全息實(shí)驗(yàn)臺(tái)注意安全，絕對(duì)不允許用眼睛直視未擴(kuò)束或聚焦的激光束，防止視網(wǎng)膜損傷全息底片為玻璃片基，應(yīng)小心輕放，防止劃傷！13. 能否用白光實(shí)現(xiàn)全息圖像存儲(chǔ)？為什么？答：可以。全息圖像存儲(chǔ)的原理是要把物光的波前信息全部存儲(chǔ)起來(lái)，而且這種存 儲(chǔ)

7、要能通過(guò)用相同的光照射底片得到與原物光波前相同的光。因?yàn)榘坠庵泻卸喾N 波長(zhǎng)的光，因而不能用通常的底片，我們可以用有厚乳膠層的干版做底片。白光的 全息紀(jì)錄也是利用分離的相干光束進(jìn)行疊加，物光和參考光分別從記錄介質(zhì)的兩側(cè) 入射，兩束光之間的夾角接近于180 °。兩光束在全息記錄介質(zhì)內(nèi)建立起駐波，形成接近平行于記錄介質(zhì)的表面的干涉條紋，這些條紋也紀(jì)錄了物光的所有波前信息。只要把這些條紋紀(jì)錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)顯影和定影之后，用白光照射這個(gè)紀(jì)錄底片照樣可 以重現(xiàn)出物體的原形。所以用白光也是可以實(shí)現(xiàn)全息存儲(chǔ)的，只是用白光全息存儲(chǔ) 的底片相當(dāng)于一個(gè)三維立體光柵，而不是平面光柵。Or：可以白光再現(xiàn)，這是因

8、為反射全息圖的光柵具有選色性，只有某種顏色的光波 能反射回來(lái)形成像，其它顏色的光波透射過(guò)去，不會(huì)由于各種顏色的混迭產(chǎn)生色模糊。14. 拍攝全息照相必須具備哪些基本條件？拍攝一張好的全息圖的關(guān)鍵是什么？ 一個(gè)好的相干光源；一個(gè)穩(wěn)定性較好的防震臺(tái)：由于全息底片上所記錄的干涉條紋 很細(xì)，相當(dāng)于波長(zhǎng)量級(jí)，在照相過(guò)程中極小的干擾都會(huì)引起干涉條紋的模糊，不能形成全息圖，因此要求整 個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好。高分辨率的感光底片。普通感光底片由于銀化合物的顆粒較粗，每毫米只能記錄幾 十至幾百條，不能用來(lái)記錄全息照相的細(xì)密干涉條紋，必須采用高分辨率的感光底片 （一般采用條紋寬度d的倒數(shù)表示空間頻率或感光材料的分辨

9、率）。我們采用的是天津感光膠片廠出品的 GS-1型紅光干版。其極限分辨率為3000條每毫米。還有適當(dāng)縮短爆光時(shí)間。 關(guān)鍵是光路的調(diào)整。15. 如何判斷全息圖拍攝成功，干涉條紋的亮暗對(duì)比和疏密程度反映了什么？有明暗條紋；反映了波前函數(shù)；干涉條紋的形狀和疏密反映了物光的位相分布的情況，而條紋明暗的反差反映了物光的振幅16. 如何觀察再現(xiàn)的物像，擴(kuò)束的大小及照明方向的改變對(duì)再現(xiàn)有什么影響？拍攝好的全息底片放回原光路中，用參考光放照射全息片時(shí)，經(jīng)過(guò)底片衍射后得到零 級(jí)光波，從底片透射而出；另外在兩側(cè)有正一級(jí)衍射和負(fù)一級(jí)衍射光波存在。人眼 迎著正一級(jí)衍射光看去，可看到一個(gè)與被拍物體完全一樣的立體的無(wú)失真

10、的虛像。在負(fù)一級(jí)位置上，可用屏接收到一個(gè)實(shí)像，稱(chēng)為共軛象3.觀察全息伺的再現(xiàn)象，背先看彩電I，將全息圖肢在門(mén)光下可由透射光或 反射光看其足為育彩色衍射光科虹人如有的話說(shuō)明ffl攝成助將拍攝好的全忌 圖放回光路中.遮住物光和被拍攝物體.用拿考光來(lái)照明,可以觀察到物象.如用 一H光屏住冉現(xiàn)光波的另側(cè)的適當(dāng)位握可以按收到物體的實(shí)彖.用激光照；強(qiáng)弱，方向也變17. 如果用物光照明全息圖，將看到什么樣的情況？三維成像最關(guān)鍵的最后兩項(xiàng)，分別是實(shí)像和虛像，你用物光打進(jìn)去實(shí)像相位變成兩倍也就是沒(méi)有意義的光了 ，虛像相位相消也失去三維的意義了總的來(lái)說(shuō)，你能看見(jiàn)兩個(gè)二維像，分別是透過(guò)的和反射的，加上一堆雜光.再現(xiàn)像輪廓不清，紋理不明，到處是刺眼的亮點(diǎn)，透射體的質(zhì)感完全表現(xiàn)不 出來(lái)。18. 能否用普通的印相方法復(fù)制全息圖？19拍攝全息照相用的感光底片為什么一般用負(fù)片？ 易于控制曝光量，成本彳氐20. 分析說(shuō)明在觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，各種條件下形成再現(xiàn)像的特點(diǎn)？21. 本實(shí)驗(yàn)對(duì)全息干板的分辨率和光譜靈敏度由什么要求？22. 在全息光柵的實(shí)驗(yàn)中如果全息干板的分辨率在1500線/mm以?xún)?nèi)，光路應(yīng)如何布置較好？23. 在拍攝全息光柵時(shí)，要想得到土 2級(jí)的衍射光斑，且衍射角為60o,光路如何布置？24. 沒(méi)有