彩虹全息和傅里葉變換全息

1、實驗二一步彩虹全息實驗一、實驗?zāi)康恼莆罩谱饕徊讲屎缛D的原理和方法制作一張一步彩虹全息圖，在白光下觀察其重現(xiàn)的像。二、實驗原理彩虹全息是像全息與狹縫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以在白光照明下重現(xiàn)物體的像。彩虹全 息在被攝物和全息干板之間置一狹縫，再現(xiàn)物像時，也再現(xiàn)了狹縫像。如果用白光照明，眼 睛在狹縫像位置觀察，可見特定波長光的再現(xiàn)像，而當(dāng)實現(xiàn)沿垂直于狹縫像方向移動時，再 現(xiàn)像也隨之按彩虹色序發(fā)生變化。彩虹全息圖有各種不同的記錄光路，如圖1、2。圖1 一步彩虹全息實驗圖（一個全反鏡，不加狹縫，可記錄像全息圖）物體狹縫圖2 一步彩虹全息實驗圖（兩個全反鏡）三、實驗步驟下面是以圖2為實驗光路圖的實驗步驟

2、，圖1光路圖類似。1、打開激光器，先擺放分束鏡、2個全反鏡、干板和載物臺，使物光和參考光的光程相等（誤差不超過2cm）。注意：物體到干板的距離為45cm （假設(shè)成像透鏡L的焦距為110mm，物體放在透鏡前 2倍焦距處，在透鏡后2倍焦距處成等大倒立的實像，干板放在實像后1cm處）；物光與參考 光的夾角0在30 60 ；參考光光點位于干板中心；參考光與物光的光強(qiáng)比在4:1-8:1之間。2、將2個準(zhǔn)直鏡（透鏡焦距為190mm和300mm）分別放入物光和參考光光路中，調(diào)節(jié)透 鏡位置和高低，使兩路光的光斑中心位于干板中央。3、將2個擴(kuò)束鏡分別放入物光和參考光光路中的透鏡前焦點上，使從透鏡射出的光為平行

3、光。4、將物體放置在載物臺上，用白屏或白紙觀察物體的影子，物體影子應(yīng)位于平行光斑的中 央。注意：物體躺倒放置；5、將焦距為110mm的透鏡放在距物體22cm的地方，將在干板前1cm處可以觀察到清晰的 物體的像；調(diào)節(jié)物體的方向，觀察物體的像，找反射最強(qiáng)的方向。6、將狹縫（水平放置）放在物體與透鏡之間，且與透鏡的距離大于11cm，在干板架后面用 毛玻璃尋找狹縫的像，通過狹縫的像觀察物體的實像是否完整，若狹縫的像左右不全，可 適當(dāng)加大狹縫寬度或更換更小的物體。7、曝光、顯影、清水、定影、清水。8、將干板放在干板架上，擋住物光，朝物體方向看，可以看到紅色的物體的虛像。9、用白光源作為參考光照射干板，朝

4、物體方向看，可以看到彩色的物體的虛像。將全息圖 相對原來記錄的位置面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90，使躺倒的物體像正立起來，沿垂直方向改變觀察位 置，全息像的顏色將變化；沿水平方向改變觀察位置，全息像將有立體感。四、注意事項干板放置的位置不一定放在物體實像1cm處，本實驗是為了方便用相同光路拍攝像全息 圖和彩虹全息圖。實驗儀器中3種焦距的透鏡可以自由選擇，不一定按上述步驟中所述進(jìn)行實驗。實驗中，物體也可以正立放置，則狹縫需垂直放置，在觀察所得到的全息圖時，全息像的 顏色將隨觀察位置的水平方向而改變。實驗三 傅里葉變換全息圖一、實驗?zāi)康恼莆崭道锶~變換全息圖的原理。拍攝一張傅里葉變換全息圖，觀察其再現(xiàn)像。二、實驗原理

5、傅里葉變換全息圖不是記錄物光波本身，而是記錄物光波的空間頻譜，即記錄物光波的 傅里葉變換。利用透鏡的傅里葉變換性質(zhì)，將物置于透鏡的前焦面上，在透鏡的后焦面上就 得到物光波的頻譜，再引入一束參考光與物的頻譜相干涉，用得到的干涉條紋記錄物頻譜的 振幅分布和位相分布就得到傅里葉變換全息圖。由傅里葉變換特性知道，用單色點光源將物 體照明以后，通過透鏡在點光源的共軛像面上，能得到物分布的傅里葉頻譜。當(dāng)用單色平行 光將物照明時，頻譜面與透鏡的焦面重合。用平行光照明且有透鏡的傅里葉變換全息圖的實驗光路如下圖所示：圖1傅里葉變換透鏡全息圖的光路注意事項：參考光與物光的光程差小于2cm，夾角為3060。參考光束

6、中擴(kuò)束鏡處的激光點必須與物體E在同一個平面，且間距大于物體長度的1.5倍。干板稍向參考光方向傾斜。三、實驗步驟:在全息臺面上大體設(shè)計好光路的擺放，先用細(xì)激光束進(jìn)行調(diào)整，使從分束鏡到全息干板面 中心的物光和參考光光程相等；全息干板與物光路的光軸垂直，并使由反射鏡反射的兩束 光在全息干板中心重合。在兩束光中分別放入準(zhǔn)直鏡L1和L2,使其中心位置與激光束中心重合。然后將擴(kuò)束鏡分 別放在L1和L2的前焦面上，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后形成平行光，并使其在干板面上重合。在物光光路中放入透鏡L3,調(diào)節(jié)其位置，使其焦點位于干板的中心，并在L3的前焦面上 安放物體（E字片）。參考光路中擴(kuò)束鏡處的光點要與物面處于同一平面。調(diào)整物光與參考光的光強(qiáng)比。在物的空間頻譜中，低頻成分多余高頻成分。如果要在記錄 中強(qiáng)調(diào)低頻成分，可以讓參考光束強(qiáng)一些，曝光時間則可短一些，這樣對低頻成分有合適 的記錄，而對高頻成分則曝光不足，使重現(xiàn)像的高頻損失較多；如果要突出高頻成分，則 可以讓參考光束弱一些，曝光時間相對長一些，此時低頻成分可能會由于曝光過度使衍射 效率降低，而高頻成分的曝光是合適的。曝光、顯影和定影處理。觀察再現(xiàn)像。遮住原光路中的參考光束，用全息圖取代原物，在原干板架上用