全息照相教案

1、大 學(xué) 物 理 實(shí) 驗(yàn) 教 案實(shí)驗(yàn)題目全息照相實(shí)驗(yàn)性質(zhì)基本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4教師教學(xué)目的1、了解光學(xué)全息照相的基本原理和和物體三維的全息圖的主要特性2、學(xué)習(xí)靜態(tài)全息照相的拍攝方法和有關(guān)技術(shù)3、掌握全息圖再現(xiàn)物像的性質(zhì)和觀察方法重 點(diǎn)1.使學(xué)生學(xué)會(huì)全息照相的干涉記錄和衍射再現(xiàn)的技術(shù)手段。2.使學(xué)生較深刻理解全息照相的本質(zhì)。難 點(diǎn)拍攝高質(zhì)量的全息圖的技術(shù)關(guān)鍵。 備注教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)課前的準(zhǔn)備：儀器設(shè)備的檢查。實(shí)驗(yàn)的預(yù)做（采集三組以上數(shù)據(jù)進(jìn)行處理）。課上教學(xué)的設(shè)計(jì)：一、課上的常規(guī)檢查 （預(yù)習(xí)報(bào)告、數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì)等）。 (5 分鐘) 二、講解的設(shè)計(jì) (30分鐘)1、引言伽伯對(duì)全息照相術(shù)的發(fā)展起到了重要的作用

2、。1948年，伽伯首次獲得了全息圖及其再現(xiàn)像，創(chuàng)立了全息術(shù)。不久，他又指出了全息術(shù)的三個(gè)方面的應(yīng)用前景：全息干涉量度術(shù)、全息光學(xué)元件和全息信息存儲(chǔ)。1960年發(fā)現(xiàn)激光，提供了良好的相干光源使全息照相獲得飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。全息照相的特別之處在于，底片上的物體重現(xiàn)時(shí), 在觀看者的眼里顯得異常逼真, 它產(chǎn)生的視覺(jué)效應(yīng), 完全與觀看實(shí)物時(shí)一模一樣。這是因?yàn)槿D記錄的是物體各點(diǎn)的全部光信息，包括振幅和相位。其次，全息照相能以一斑而知全貌。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。普通的照相原理基于幾何光學(xué)的透鏡成像，在感光板（膠片）

3、上記錄的是被攝物通過(guò)透鏡后的光強(qiáng)分布，即振幅分布，顯現(xiàn)的是被攝物幾何平面圖形。全息照相要求在感光板上記錄被攝物體的振幅和位相“全部”信息，這就要用另一束光（參考光）與被攝的物光直接入射到感光板上，使物光和參考光在感光板上發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉條紋，條紋的黑白反差記錄了被攝物的振幅，條紋的粗細(xì)、疏密和形狀則反映了被攝物的位相，此即“全息圖”。為再現(xiàn)全息圖必須使用與參考光相同的相干光，按原參考光方向照明全息圖產(chǎn)生衍射，其1級(jí)衍射光形成被攝物的原始像（通常為虛像）和共軛像（通常為實(shí)像），全息再現(xiàn)的是被攝物的三維立體圖像，具有顯著的體視特征。2、提出本實(shí)驗(yàn)的目的與任務(wù)，講授為完成本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則由

4、于全息照相具有可分割、多重記錄性等獨(dú)特特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。如利用全息照相的體視特征，可做三維顯示、立體廣告、立體電視等；利用全息照相的可分割性和多重記錄性，可做信息存儲(chǔ)、全息干涉計(jì)量、振動(dòng)頻譜分析、無(wú)損檢測(cè)和測(cè)量位移、應(yīng)力、應(yīng)變等。通過(guò)激光全息照相實(shí)驗(yàn)了解全息照相的基本原理，學(xué)習(xí)并掌握全息照相的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)原理照相是將物體上各點(diǎn)發(fā)出或反射的光記錄在感光材料上。一列單色波可表示為。光在傳播過(guò)程中，借助于它們的頻率、振幅和相位來(lái)區(qū)別物體的顏色（頻率）、明暗（振幅的平方）形狀和遠(yuǎn)近（相位）。全息照相它記錄了光波的全部信息，并且在一定條件下，能將所記錄的全部信息再現(xiàn)出來(lái)，因而再現(xiàn)的物

5、象是一個(gè)逼真的三維立體像。全息照相包含兩個(gè)過(guò)程：第一稱為記錄（拍攝）過(guò)程。第二稱為再現(xiàn)過(guò)程。全息照相的基本原理是以波的干涉為基礎(chǔ)的。1、全息照相記錄過(guò)程的原理光的干涉由同一束激光分成的兩束光具有高度的相干性，在全息干板上相遇后發(fā)生干涉，形成干涉條紋。全息干板經(jīng)曝光、顯影、定影等處理，得到全息像片。圖1 全息光路圖2、全息照相再現(xiàn)過(guò)程的原理光的衍射一束從特定方向或與原來(lái)參考光相同的激光束（稱為再現(xiàn)光）照射全息圖。全息圖上每一組干涉條紋相當(dāng)于一個(gè)復(fù)雜的光柵，它使再現(xiàn)光發(fā)生衍射。我們沿著衍射方向透過(guò)全息圖朝原來(lái)被攝物的方向觀察時(shí)，就可以看到一個(gè)完整逼真的三維立體圖像。3、實(shí)驗(yàn)的拓展：(由本實(shí)驗(yàn)的完成

6、深化和延伸所學(xué)的知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生利用現(xiàn)有的設(shè)備拓展出新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。)白光再現(xiàn)全息圖，汞燈再現(xiàn)全息圖4.數(shù)據(jù)的測(cè)量與處理 5介紹主要儀器設(shè)備與使用6強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中要注意的問(wèn)題1、不要用眼睛直接對(duì)著激光看，以免傷害眼睛。2、在曝光過(guò)程中，人們不要走動(dòng)，不要高聲說(shuō)話，以保證干涉條紋無(wú)漂移。3、物光和參考光的光強(qiáng)比要合適。一般以1:4到1:10為宜；兩者間的夾角小于450，一般常使兩者光程大致相等。三、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)開始 (100分鐘)四、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前30分鐘不解答問(wèn)題,給學(xué)生自己理解消化的時(shí)間,30分鐘后邊指導(dǎo)邊提出一些問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生解答.重點(diǎn)輔導(dǎo):五、檢查實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,簽字六、實(shí)驗(yàn)小結(jié) （實(shí)驗(yàn)結(jié)束前的10分鐘）1、實(shí)驗(yàn)中有哪些影響全息圖拍攝質(zhì)量的因素？2、拓展題目完成的意義。時(shí)間的掌握：留有5分鐘機(jī)動(dòng)的時(shí)間。課后思考題1全息照相與普通照相有什么區(qū)別？ 2全息照相的實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求是什么？3再現(xiàn)時(shí)將激光換成鈉光燈，汞燈或其它光源,能否