全息实验思考题.docx

l 1.全息照相与普通照相有什么不同？a.全息照相过程分记录、再现两步，它是以干涉、衍射等波动光学的规律为基础的。普通照相过程是以几何光学的规律为基础的。b. 全息图所记录的是物体各点的全部光信息，包括振幅和相位。全息图所记录的是物体各点的全部光信息，包括振幅和相位c. 全息照相过程中物体与底片之间是点面对应的关系，即每个物点所发射的光束直接落在记录介质整个平面上。反过来说，全息图中每一个局部都包含了物体各点的光信息。普通照相过程中物像之间是点点对应的关系，即一个物点对应像平面中的一个像点。d. 全息图能完全再现原物的波前，因而能观察到一幅非常逼真的立体图像。普通照相得到的只能是二维的平面图像。全息照相是干涉,因此要求光源有很高的相干性。光源的相干长度越大、波前上相干区越大，就能越有效地实现全息照相。普通照相只是像的强度记录，并不要求光源的相干性，用普通光源就可以了。l 2.全息照相的主要特点是什么？三维立体性；可分割性；可重复记录，同一张底片可多次曝光，重叠许多像； 显微性；保密性和防伪性；易于复制l 3.要尽量让物光和参考光的光程相等，其目的是什么？在全息照相中要求光路中物光和参考光的光程相等，因为普通激光的波列长度有限，分束镜将一个波列分为物光和参考光两个波列，通过不同路径在感光板或观察屏处相遇，两路光的光程越是接近，两波列叠合越好，干涉条纹越好，当光程差大于波列长度时，两波列完全不叠合，完全没条纹。所以光路中物光和参考光的光程越是接近相等，条纹越好。l 4.为什么全息照片的每一碎片都能使整个物体再现？全息照相过程中物体与底片之间是点面对应的关系，即每个物点所发射的光束直接落在记录介质整个平面上。反过来说，全息图中每一个局部都包含了物体各点的光信息。l 5.为什么要尽量要把物光和参考光的夹角取小一些？增加条纹宽度干涉条纹的间距：参考光与物光的夹角越大，条纹越密，越容易受干扰而发生变化，所以参考光与物光角度不宜太大。两束相干光夹角越小,相干性学好,干涉条纹越明显.夹角0的两束光相干性最好；夹角90的光根本不会干涉,即使两光源本身相干性再好.实验中就是要物光和参考光发生明显地干涉,然后在干板上曝光,得到清晰的全息图l 6.为什么参考光的强度必须比物光强？在全息再现的过程中根据公式来看 物体经过参考光的全息记录过程会产生一个与物光光强的平方项有关的噪声,这是我们再全息照相中干扰项,要把它尽量减少于是在物光相比于参考光小很多时可以将其看做为0,总的来说就是减小噪声对全息再现的影响.l 7.怎样才能获得理想的全息照片?足够的相干长度；良好的防震措施；合理的光路排列；适当的干板处理l 8.全息照片上干涉条纹的间距有什么决定？条纹明暗由什么决定？条纹的反差由什么决定？条纹的间距决定于物光与参考光的夹角，还有波长。条纹明暗由物光与参考光的光程差决定。条纹的反差由物光与参考光的光强差决定。l 9.全息相片的主要特点是什么？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。 全息照相的第二个特点是能以一斑而知全貌。当全息照片被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照片上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。 全息照的第三个特点是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。l 10.为什么全息的记录介质要采用高分辨率的感光材料？分辨率代表材料的分辨能力，是指它区分输入图像细节的能力，全息记录的是物光和参考光的又细又密的干涉条纹，信息较多，所以需求高分辨率的感光材料。l 11.全息技术有哪些重要的应用？全息显微术；全息显示；全息干涉计量；全息信息存储；全息防伪技术；计算全息；模压全息模压；在医学中的应用；军事领域的应用。l 12.全息照相过程的注意事项是什么？保持各光学元件清洁,切勿用手或手帕擦拭曝光前一定要稳定一段时间，曝光过程中切勿触及全息实验台注意安全，绝对不允许用眼睛直视未扩束或聚焦的激光束，防止视网膜损伤全息底片为玻璃片基,应小心轻放，防止划伤！l 13.能否用白光实现全息图像存储？为什么？答：可以。全息图像存储的原理是要把物光的波前信息全部存储起来，而且这种存储要能通过用相同的光照射底片得到与原物光波前相同的光。因为白光中含有多种波长的光，因而不能用通常的底片，我们可以用有厚乳胶层的干版做底片。白光的全息纪录也是利用分离的相干光束进行叠加，物光和参考光分别从记录介质的两侧入射，两束光之间的夹角接近于180。两光束在全息记录介质内建立起驻波，形成接近平行于记录介质的表面的干涉条纹，这些条纹也纪录了物光的所有波前信息。只要把这些条纹纪录下来，经过显影和定影之后，用白光照射这个纪录底片照样可以重现出物体的原形。所以用白光也是可以实现全息存储的，只是用白光全息存储的底片相当于一个三维立体光栅，而不是平面光栅。Or：可以白光再现，这是因为反射全息图的光栅具有选色性，只有某种颜色的光波能反射回来形成像，其它颜色的光波透射过去， 不会由于各种颜色的混迭产生色模糊。l 14.拍摄全息照相必须具备哪些基本条件？拍摄一张好的全息图的关键是什么？一个好的相干光源；一个稳定性较好的防震台：由于全息底片上所记录的干涉条纹很细，相当于波长量级，在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，不能形成全息图，因此要求整个光学系统的稳定性良好。高分辨率的感光底片。普通感光底片由于银化合物的颗粒较粗，每毫米只能记录几十至几百条，不能用来记录全息照相的细密干涉条纹，必须采用高分辨率的感光底片（一般采用条纹宽度d的倒数表示空间频率或感光材料的分辨率）。我们采用的是天津感光胶片厂出品的GS-I型红光干版。其极限分辨率为3000条每毫米。还有适当缩短爆光时间。关键是光路的调整。l 15.如何判断全息图拍摄成功，干涉条纹的亮暗对比和疏密程度反映了什么？有明暗条纹；反映了波前函数；干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅l 16.如何观察再现的物像，扩束的大小及照明方向的改变对再现有什么影响？拍摄好的全息底片放回原光路中,用参考光放照射全息片时，经过底片衍射后得到零级光波，从底片透射而出；另外在两侧有正一级衍射和负一级衍射光波存在。人眼迎着正一级衍射光看去，可看到一个与被拍物体完全一样的立体的无失真的虚像。在负一级位置上，可用屏接收到一个实像，称为共轭象用激光照；强弱,方向也变l 17.如果用物光照明全息图，将看到什么样的情况？三维成像最关键的最后两项,分别是实像和虚像,你用物光打进去实像相位变成两倍也就是没有意义的光了,虚像相位相消也失去三维的意义了总的来说,你能看见两个二维像,分别是透过的和反射的,加上一堆杂光.再现像轮廓不清，纹理不明，到处是刺眼的亮点，透射体的质感完全表现不出来。l 18.能否用普通的印相方法复制全息图？l 19.拍摄全息照相用的感光底片为什么一般用负片？易于控制曝光量,成本低l 20.分析说明在观察到的实验现象中，各种条件下形成再现像的特点？l 21.本实验对全息干板的分辨率和光谱灵敏度由什么要求？l 22.在全息光栅的实验中如果全息干板的分辨率在1500线/mm以内，光路应如何布置较好？l 23.在拍摄全息光栅时，要想得到2级的衍射光斑，且衍射角为60，光路如何布置？l 24.没有激光再现的情况下，如何检验干板上是否记录了信息？绿色的光源下看其上面有没有黑色条纹，有的话，就是记录了信息。附加：全息再现的方法是：用一束激光照射全息图，这束激光的频率和传输方向应该与参考光束完全一样，于是就可以再现物体的立体图象。人从不同角度看，可看到物体不同的侧面，就好像看到真实的物体一样，只是摸不到真实的物体。就完成了一张全息图。