●  原理


光波是一種電磁波,它在傳播中帶有振幅和相位的信息。普通照相是用感光材料(如照相底片)作記錄介質,用透鏡成象系統(如照相機)使物體在感光材料上成象。它所記錄的只是來自物體的光波的強度分布圖象,即振幅的信息,而不包括相位的信息。因此普通照相只能攝取二維(平面)圖象。為要同時記錄光波的振幅和相位的信息,可借助于一束相干的參考光,利用物光和參考光的光程差,以確定兩束光波之間的相位差。因此借助參考光,便可記錄來自物體的光波的振幅和相位的信息。




●  全息照相記錄過程


在典型的離軸型全息照相的光路布局中,由激光器發出的光束被分光鏡B分成兩束光,一束經反射鏡M反射后直接投射于全息底片H(―種高分辨率的感光材料),稱為參考光;另一束則照射物體,從物體反射(或透射)的光,稱為物光。物光和參考光在全息底片上相互干涉的結果,構成一幅非常復雜而又精細的干涉條紋圖,這些干涉條紋以其反差和位置的變化,記錄了物光的振幅和相位的信息。全息底片經過常規的顯影和定影處理之后,就成為全息圖。全息圖的外觀和原物體的外形似乎毫無聯系,但它卻以光學編碼的形式記錄下物光的全部信息。




拍攝要求



為了拍出一張滿意的全息照片,拍攝系統必須具備以下要求:


⑴ 光源必須是相干光源:通過前面分析知道,全息照相是根據光的干涉原理,所以要求光源必須具有很好的相干性。激光的出現,為全息照相提供了一個理想的光源。這是因為激光具有很好的空間相干性和時間相干性,實驗中采用He-Ne激光器,用其拍攝較小的漫散物體,可獲得良好的全息圖。


⑵ 全息照相系統要具有穩定性:由于全息底片上記錄的是干涉條紋,而且是又細又密的干涉條紋,所以在照相過程中極小的干擾都會引起干涉條紋的模糊,甚至使干涉條紋無法記錄。比如,拍攝過程中若底片位移一個微米,則條紋就分辨不清,為此,要求全息實驗臺是防震的。全息臺上的所有光學器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺面鋼板上。另外,氣流通過光路,聲波干擾以及溫度變化都會引起周圍空氣密度的變化。因此,在曝光時應該禁止大聲喧嘩,不能隨意走動,保證整個實驗室絕對安靜。我們的經驗是,各組都調好光路后,同學們離開實驗臺,穩定一分鐘后,再在同一時間內曝光,得到較好的效果。


⑶ 物光與參考光應滿足:物光和參考光的光程差應盡量小,兩束光的光程相等最好,最多不能超過2cm,調光路時用細繩量好;兩束光之間的夾角要在30°~60°之間,最好在45°左右,因為夾角小,干涉條紋就稀,這樣對系統的穩定性和感光材料分辨率的要求較低;兩束光的光強比要適當,一般要求在1∶1~1∶10之間都可以,光強比用硅光電池測出。


⑷ 使用高分辨率的全息底片:因為全息照相底片上記錄的是又細又密的干涉條紋,所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由于銀化物的顆粒較粗,每毫米只能記錄50~100個條紋,天津感光膠片廠生產的I型全息干板,其分辨率可達每毫米3000條,能滿足全息照相的要求。


⑸ 全息照片的沖洗過程:沖洗過程也是很關鍵的。我們按照配方要求配藥,配出顯影液、停影液、定影液和漂白液。上述幾種藥方都要求用蒸餾水配制,但實驗證明,用純凈的自來水配制,也獲得成功。沖洗過程要在暗室進行,藥液千萬不能見光,保持在室溫20℃在右進行沖洗,配制一次藥液保管得當可使用一個月左右。