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全息照相
实验室：物理楼320 实验简介全息照相的基本原理是以波的干涉和衍射为基础的。早在1948年它的物理思想就由盖伯（D.Gabor）首先提出，但由于当时缺乏相干性好的光源，因而几乎没有引起人们的注意。直到1960年激光器问世后，才使全息照相技术付诸实施，并得到迅速发展，同时在干涉计量、信息存贮与处理、国防等领域中得到了极其广泛的应用。 实验目的、意义和要求本实验要求熟悉制作全息图的基本条件，并对全息重现的像作仔细的观察和分析，以便了解全息照相的基本特性。 实验原理及内容 全息照相记录了物体发出或反射的光波的振幅和相位信息，即记录了光波的全部信息。并且在一定条件下，能将所记录的全部信息完全再现出来，因而再现的像是一个逼真的三维立体像。 全息照相包含两个过程：第一、把物体光波的全部信息记录在感光材料上，称为记录(拍摄)过程。第二、利用所选定的光源，照明已记录全部信息的感光材料，使其再现原始物体的过程，称为再现过程。 操作内容只要求做白光再现全息。 主要器材激光器及电源 扩束镜、反射镜 能量计 快门及电源 干板、被摄物 冲洗盒，异丙醇溶液 手电筒 注意事项 保持透镜与反射镜干净，无污染。 实验过程中，要轻放干板。 实验过程中，不要接触实验台，避免实验台震动，影响拍摄效果。 实验报告要求 写明本实验的目的和意义。 阐述实验的基本原理和实验内容及其步骤。 记下所用仪器型号、数量等。 记录实验的全过程，包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。 分析实验结果，讨论实验中出现的各种问题。 得出实验结论，并提出改进意见。 实验思考题 全息照相与普通照相有哪些不同？全息图的主要特点是什么？ 为什么反射全息图可以用白光来再现？ 三维全息图与平面全息图的主要区别是什么？ 请设计一个物体离开干板较远，可记录反射全息图的光路，并指出此光路的好处是什么？ 绘出拍摄全息图的基本光路，说明拍摄时的技术要求。 如何获得全息图再现像？ 为何在拍摄全息图时需要考虑参考光束与物光光束的光强比？ 参考资料与下载 全息告示牌(修订版)&记录表格 光致聚合物全息干板特点性能与使用方法 问题与建议 请问老师，为什么吹干片的时候一定要吹到它变绿就停止？而且这个时候在日光灯下看起来是物体本身的颜色呢？ 要学会自己找答案啊。。。本页面上参考资料与下载一项中的第二份资料建议去看一下，可以找到。 — 高渊 2011/11/18 10:55 请问老师，为什么在显影时要将干板分别在不同浓度的异丙醇溶液中分别浸泡，并且浸泡时间也不同？ 就下面的提问和回答你看一下可作简单了解，都是照相中涉及到的技术，要想深入了解很抱歉你得去查资料了。 — 高渊 2011/10/20 09:51 请问老师，体全息实验中的干板的药膜面具体成分是什么？它的保存条件？还有脱水显影是为什么要在4种溶液中分四次浸泡？ 还有激光功率大小对曝光和成像的影响？ 答:药膜面是高分子感光树脂.在真空(或密封)条件(或密封)下存放,以防受潮.4种不同浓度溶液浸泡,防止脱水太快,影响成像质量.当然激光功率大小会造成曝光过度或不足(与照相原理相同). 请问老师，如果激光器没有调解水平，虽然穿过了快门，通过反光镜，能够进入暗室，但是会不会因此影响照到拍摄物上的光强，造成拍出的照片里物体有些部分看得见，有些看不见？ 答：光路不等高，使得被拍摄物体上的光强不均匀，造成局部干涉效果差，再现出来的象不完整. —–陈强 2009-3-26 请问老师，我在做第二次拍照（既一次拍两个硬币）时，冲洗出来的全息图只看到了第一个硬币，第二个怎么也找不到。然后，我把暗箱盖打开（整套仪器还保持着照第二个硬币的状态），再次打开快门，发现激光光斑准确的照射在第二个硬币上。既然第一个硬币能够显影，说明干板、光路、冲洗过程没有问题。那我为什么找不到第二个硬币呢？难道我忘记按下快门了？ 答：由于平面镜、扩束透镜和拍摄物通过下面铁板相连，转动其中一个容易影响到另外两个。你这种结果就是转动角度时改变了光斑的位置。 陈强 2009-3-26 请问老师，我们用红色激光进行拍摄，为什么最后干板成像是绿色而不是红色呢？ 我不是老师。。。不过我们拍的是体全息，对光的波长具有选择性，应该是以我们实验的光路，物光与参考光所成的角度决定了反射率最强的波段大约在绿光附近。其实从不同角度看全息照片会渐渐改变颜色的，特别是边缘部分会显出红色 答：经显影、定影和吹干后，干涉板上材料会发生收缩，使干涉条纹间距变小，因此再现时的波长比拍摄时的波长要小。—–解答：陈强 2009-3-26 请问老师，药膜与异丙醇反应将干涉条纹固定下来的原理是什么？如果是为了防止脱水太快，为什么还要用吹风机吹呢？而且我们实验时从100%的异丙醇中取出时图像已经非常清晰，吹了以后反而快速消失了，这是为什么？ 答（供参考）：实验所用干板上的感光材料不是卤化银，（对于卤化银感光材料，显影就是把曝光的卤化银（卤化银见光分解）还原成金属银，定影就是把未还原的卤化银溶掉）而是高分子感光树脂。高分子感光树脂见光后会发生性质变化（溶解度、粘附性、亲和性、色泽性、发光性、电导性会发生显著变化）：如由液态变固态；是固态时由可溶变成不可溶。曝光后曝光部分不可溶，未曝光部分可溶。异丙醇溶液的作用是溶掉可溶的部分。—–陈强 2009-3-26 请问老师，我在做第二个实验的时候只有一面是清楚的，我做了两次，并且改变了放两个硬币的顺序，但是两次做出来的都是只有带字的一面看得清楚，花的一面看不清楚，这是怎么回事呢？是否和硬币本身有关？ 第二次花的那一面是否放在第一次字的那一面拍摄的?如果是,则可以初步判定跟硬币本身有关,或许之前的实验使得花的一面有所污染或者磨损而影响了效果;如果不是,则可能一个角度的光斑位置或者光强没有调节合适;你可以试着两次都拍摄字的一面,来验证一下是否这个原因. — 高渊 2010/06/08 14:08 请问老师，我的干板被吹风机吹干的时候。并没有出现颜色，最后只有一个近乎透明的像，这是什么原因？ 下面的资料下载中第2个文件可以找到问题的答案。 — 高渊 2010/09/28 10:28 请问老师：我记得高中时老师有提过全息影像的每一点都能记录一个物体的全部信息，但是这些点难道不会互相干扰？为什么在玻片破裂之后才会重新显示一个完整的图像？难道分子之间的作用可以使物质产生“感觉”？ 比如我们在做二次成像的时候拍摄所用角度不同,两个像分别对应了不同的最佳再现角,因此观察的时候两个像都能清楚的看到,不会产生干扰.你的第二个问题“为什么在玻片破裂之后才会重新显示一个完整的图像?”不对劲啊…“才会”是不是改成“也会”?有区别啊…由于全息图的可分割性,任一碎片都能再现出完整的像,不碎裂也能提取.当然这是理论上,我们恐怕无法做到. 请问老师，我的像上会观察到一个个的小圆圈，类似干涉条纹，在调节光束时，硬币上的光斑中就有相同的圆圈，且无论怎么调节圆圈都不消失，这些圆圈是怎么来的呢？怎样才能把它们消除？ 或许是激光器出口有污点,则通过擦镜纸去除,光路中激光也就通过了扩束镜,擦拭或者换个扩束镜试一下. 请问老师啊，由于实验所用的全息干板和书上介绍的干板材料不同，那它能在白光下再现图像的原理是什么？做完实验好长时间了，但还是不知道该怎么回答。请给一下提示吧，谢谢—陈辉耀 2010/11/17 原理是一样的,只不过干板上涂的药水不一样,详情可参考资料下载的附件. — 高渊 2010/11/22 12:30 请问老师，为什么做出来的象上会有流体状的波纹？这些波纹是如何产生的？ 产生的机理是什么？ 谢谢——卢文正 实验的时候是否开空调了？空调会造成空气流动，使拍摄时药膜面产生这些纹路。还有可能是干板表面的药水涂抹时候留下的纹路，不过这个可能性很小。 — 高渊 2010/12/10 12:53 额。。。我对异丙醇过敏。。。 那就做表面张力。 请问老师，小反射镜的背面的一个旋钮是用来微调反射镜的进出还是调整反射镜的倾斜角度？我记得当时调整那个旋钮，光斑是上下移动的。如果是调整反射镜往前或往后的轻微移动，那么应该是调整光斑的左右移动；如果是调整反射镜的倾斜角度，应该是调整光斑的上下移动，但这样是否意味着其实激光不水平，也能通过反射镜的调整而变得水平？我写报告的时候才想到这个问题，所以当时没有仔细观察。谢谢！——危孟泱 那个是调节反光镜倾斜角度的,激光的水平主要还是靠激光管的水平来调节,当然这一步是调节好的,反光镜倾斜度只能作少许微调以保证光斑高度合适. — 高渊 2011/10/25 10:31 老师，我想请问一下由于我没有看到网站上说的预习报告不能超过两页，我的实验预习报告写得太多了，我需要重新写吗？谢谢！ 适当删减,比如面全息(本实验中没有安排做),在原来报告上作一定标记吧,不用再抄一遍了. — 高渊 2011/11/23 12:12 老师，思考题的第4题能否给一点提示，我找了N久的资料也不知道如何下手？ 该题目让你自行设计一个符合题目要求的光路图，查资料估计不能根本的解决问题，还不如把书本上全息拍摄的原理仔细看看，或许有所收获，当然，接下来该做的应该是在稿纸上画图。我不会给别的提示了，思考题也是考验能力的一部分，大家可以通过各种途径去思考、寻找答案，少数思考题有一定的难度，不要求每位同学都得做出，不会扣分，力所能及吧，不建议花太多时间在上面。 — 高渊 2011/11/24 09:31 老师好！试验中的激光器为什么对外界震动很敏感？怎样设计才能降低这个敏感度呢？ — 徐晓晓 2011/11/26 23:45 是外界震动造成功率示数变化吗？还是激光器本身输出光功率不稳定呢？先得检查一下到底是什么原因造成的。 — 高渊 2011/11/27 21:03 请问老师，高分子树脂的感光性很灵敏吗？，要求激光能量在0.2多些合适，我放到0.25，0.26左右就立体感不是很明显了。我初步猜测立体感不强和激光能量太强有关。 对实验所用红色激光很敏感；立体感一般指硬币表面图案纹路凹凸的状况，受清晰度、曝光时间、光路调节等很多因素影响，不一定是激光能量大造成，大于0.25不算太强，也可以拍的很好。 — 高渊 2011/12/02 09:06 请问反射全息图的记录中，物光、参考光夹角为180度，而全息照相的技术要求中，又提到物光和参考光之间夹角要小于45度。如果这样，180度的情况下我们是如何得到全息图的呢？— 翁珊珊 2011/12/10 23:32 P270技术要求中小于45度这句话是指激光再现全息照相，一句话看完整啊。我们做的是白光再现全息，两者的光路器材都不同，技术要求也就不一样。 — 高渊 2011/12/12 09:07 谢谢解答。翁珊珊 2011/12/13 14:18 请问老师,我在做第二次拍摄(照两个硬币)的时候出现了三个像,出现了两个硬币正面的图案和一个硬币反面的图案,这是为什么? 是否把硬币正面拍了两次，总共拍摄了三次？当时拍摄完毕就该针对这个问题和上课老师共同讨论，全息照相凭事后回忆很难作出判断。 — 高渊 2011/12/16 14:24 请问老师，清晰度是指像的模糊清晰程度还是亮暗程度，抑或两者都包括呢？记录的时候分开记会不会更好呢？因为我拍出来的图很清晰，但亮度较暗，我觉得造成清晰模糊和亮暗程度的原因是不一样的，分开记录便于我们事后分析吧。 清晰度是比较概括的描述，亮暗也会影响清晰度。提供的表格一般比较简单，绪论课提醒大家实验中要详尽如实的记录现象，以便事后分析，这儿就体现出各位的水平了。 — 高渊 2011/12/26 09:07 |
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