全息攝影課件

全息照相天津大學(xué)：劉錫久<1>全息照相(Holograph)的定義<2>全息照相原理<3>全息照相與普通照相的區(qū)別<4>全息照相要求<5>全息照相的種類<6>彩虹全息<7>彩虹全息幾種照相方法<8>全息照相的應(yīng)用<9>全息簡史內(nèi)容提要：<1>全息照相(Holograph)的定義

指的是把物光波的所有信息全部記錄下來的照相。Holograph,其中holo在希臘語中指”整體”，而graph指”寫”，因而全息照相就是記錄整體。振幅信息在曝光后的干版上，黑白就是振幅信息，即物體反光的強弱，因為光強與振幅平方成正比.

位相信息：全息照相比普通照相多一路參考光，把物體的位相關(guān)系記錄下來，曝光后經(jīng)顯影，干涉條紋的形狀反映出位相信息.拍攝過程利用的是光的干涉原理從光源射出的兩束光通過分束鏡（分光鏡）,把一束分成兩束，這兩束光頻率、振動方向都相同，位相也穩(wěn)定.這兩束光的光程差（即物光所走的路程和參考光所走的路程之差）必須小于光源的相干長度（每個光源都有固定的相干長度）.拍攝過程利用的是光的干涉原理

再現(xiàn)(看照片)利用的是光的衍射原理

因為全息照相,一路是參考光,一路是物光，這兩束光具有一定的夾角，一定的分光比，在一定的時間內(nèi)曝光，經(jīng)沖洗后晾干，這張全息圖（全息照片）就是一張復(fù)雜的光柵。這個復(fù)雜光柵具有光柵的特點，如當(dāng)一束光照在光柵上時，光柵產(chǎn)生衍射，分級等。全息圖也具有這個特點，當(dāng)光照上后，也衍射，我們看到的虛像就是一級衍射的像，在人體還有一個實像，也是一級衍射的像，這是級級，由于物光與參考光夾角大，光柵間距小，條數(shù)多，衍射級拉的很遠(yuǎn)。再現(xiàn)(看照片)利用的是光的衍射原理

菲涅耳全息照相光路

<3>全息照相與普通照相的區(qū)別全息照相普通照相全息照相記錄的是干涉條紋記錄的是物體的像不用成像鏡頭（一般的）用成像物鏡可以改變角度重復(fù)照像是重迭的每一點都記錄物體的全息信息（振幅,位相）平面像（只記錄振幅）每一點都記錄物體的全息信息如果不小心把全息照片弄碎了，那也沒有關(guān)系.隨意拿起其中的一小塊碎片，用同樣的方法觀察，原來的被攝物體仍然能完整無缺地顯示出來.只是清晰度差些.<4>全息照相要求光源——激光單色性好,方向性好，亮度大.記錄介質(zhì)感光度高,分辨率高,衍射效率高.防震臺,光具座防震臺性能好,光具座穩(wěn)定性好<4>全息照相要求1）光源——激光特點：單色性好,方向性好，亮度大.激光器組成:工作物質(zhì)泵浦能源諧振腔,固體激光器管子長度：

100-2000mm諧振腔的位置：內(nèi)腔半內(nèi)外腔外腔固體激光器紅寶石694.3nm，Nd:YAG1064nm（倍頻后532nm,有連續(xù)的,脈沖的）液體(染料)若丹明rhodamine

半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器:受激輻射,砷化鉀,相干光,激光LD半導(dǎo)體發(fā)光二極管:自發(fā)輻射,砷化鉀化合物,非相干光,熒光,LED激光器分類2）記錄介質(zhì)要求:感光度高,分辨率高,衍射效率高.(1)銀鹽記錄介質(zhì)鹵化銀干版全息I~IV型I型632.8nm,II型694.3nmIII型488.0，514.5nmIV型441.6nm(2)非銀鹽記錄介質(zhì)重鉻酸明膠、光致抗蝕劑、含鐵鈮酸鋰、光導(dǎo)熱塑片等.光導(dǎo)熱塑錄相原理

充電,曝光,再充電,加熱.

光導(dǎo)熱塑片特點

浮雕型(位相型)、衍射效率高、可重復(fù)使

用、明室操作、價格便宜、操作簡單（加

熱充電）.光導(dǎo)熱塑片結(jié)構(gòu)圖光導(dǎo)熱塑片錄相原理3）光學(xué)平臺,光具座

要求：光學(xué)平臺：隔振性能優(yōu)良.光具座：穩(wěn)定性好.<5>全息照相的種類<6>彩虹全息

凡是能用白光或太陽光再現(xiàn)的全息片統(tǒng)稱為彩虹全息.再現(xiàn)原理:能用白光再現(xiàn),照出來的照片,物體的像離全息版的乳劑層越近,再現(xiàn)時,白光(紅～紫)各波長的光色模糊越小,像模糊也越小,反之越大.圖像不清楚(或看不見像).另外在照明過程中在系統(tǒng)中,加一個狹縫,狹縫在照相過程中也成像,再現(xiàn)時起限制再現(xiàn)光波的作用,降低像的色模糊,也就是不同波長通過狹縫,看到不同顏色的像.當(dāng)用白光再現(xiàn)時,人眼睛通過狹縫看到不同顏色的像,如果將全息圖延Z軸方向移動(或人眼睛橫著移動),使幾種顏色的光同時進(jìn)入人眼里,就會看到顏色連續(xù)變化的像,像天空中雨后彩虹一樣,因此而得名.<7>彩虹全息幾種照相方法1)用一束平行光,如圖<7>彩虹全息幾種照相方法2）反射式全息圖<7>彩虹全息幾種照相方法3)像面全息圖<7>彩虹全息幾種照相方法4)二步彩虹全息圖第一步第二步<7>彩虹全息幾種照相方法5)一步彩虹全息圖

<7>彩虹全息幾種照相方法6)合成彩虹全息圖

<7>彩虹全息幾種照相方法合成彩虹全息的再現(xiàn)裝置欣賞<7>彩虹全息幾種照相方法前四種只有彩虹,但立體感差,后兩種,立體感較強.目前做大面積的彩虹全息多用重鉻酸明膠板(用氬離子激光器作光源),全息圖是浮雕型,位相型,衍射效率高,但也有其缺點:

用的光源價格昂貴.處理的技術(shù)較復(fù)雜.做出的全息片加保護玻璃,易潮解,乳劑容易變形.<8>全息照相的應(yīng)用作光學(xué)元件光柵全息透鏡.作信息處理特征識別作匹配濾波器,作圖像相減等.全息存儲.全息干涉計量,測微小變形,無損探傷.

全息干涉計量,測微小變形,

無損探傷①測蜂窩結(jié)構(gòu)板(作飛機元件).②測汽車輪胎.③測火箭發(fā)動機(火箭筒).④測人造衛(wèi)星殼.⑤測七孔板(控制飛機油量元件).⑥測汽輪機葉片.⑦測發(fā)電機軸.全息簡史①1948年,蓋伯（DennisGabor）在研究電子顯微鏡時提出全息照相干涉理論。②60年代第一臺