第四期 萍乡高等专科学校学报 由激光器发出的高度相干的单色光经遮光屏和分光板时被分成两束光。这两束光,一束光经反射 镜M1反射、扩束镜L1扩束后,用来照明待记录的物体,称为物光束;另一光束经反射镜M2反射、 扩束镜L2扩東后,直接照射感光板H。后一光束作为一个参考光束,当其与来自物体表面的散射 光均照射到全息干板上时,物体散射光与参考光进行相干叠加,其结果产生极精细的干涉条纹(条 纹间距在5×10‘am量级)。被记录在感光板上。到达感光板H上的参考光波的振幅和位相是由光 路确定的,与被摄物无关。而射至感光板H上的物光的振幅和位相却与物体表面各点的分布和漫 射性质有关系。复杂的物光波可看成由无数物点发出的光的总和。从不同物点来的物光程(位相) 不同,因而参考光和物光干涉的结果与被摄物有对应关系。感光板H上记录的干涉图像就是由这 些物点所发出的复杂物光波和参考光波相互干涉的结果。一个物点的物光波形成一组干涉条纹各 不同物点对应的干涉条纹的疏密、走向和反差等分布均不相同。由这些干涉图像迭加在一起就形成 常见的全息图( ho lo gram)。其外貌是在均匀的颗粒状的背景上迭加不规则的,断续的一些细条纹 见下图 图(2) 从理论的分析也可以得到同样的结果。假设在感光板平面上,由物体散射的物光波的复振幅 为O(y,t)=O0(e%(n.m)式中O0(3)、9(表示与空间位置相关的振幅与位相,同理参考 光波也具有 R( t=Ro(e(n-an 则两列光波在干板平面上相干叠加时,产生的合振动为 E(t=O(t+r(t=Oo(e gn.a+ ro(elk(.- ut 合振动的振幅底平方等于合振动乘以其共轭复数,即 (D=(E(YDE(Y,))=R+bP+Ro+RO R 1+b+rIb lcos[R(y-(5] 式中:〈)表示对时间求平均,观察上式,在强度分布中与时间相关的相都自动消失了。所有保 留的项都是空间相关项,其中第一项参考光的光强度,它构成干板平面上的均匀背景,第二项为物 光的光强度,它在平面随不同位置而异,但在实际情况下,考虑反差,它的数值较第一项小得多。第 三项则代表两个光波之间的干涉效应,结果将产生干涉条纹,它是被余弦因子所调制的。其条纹对 比度为V=2||/(RP+bP)条纹形状由(q-9)决定,可以想象(q-9)的空间变化不 定是线性的,也不一定是单调的。因而,干涉条纹的疏密、取向、强弱和对比度都随处变化的,但其 变化决不是随机的。而是以q随空间的变化为标准,把物光波的位相分布q以光强变化的形式按 公式(5)反映出来。而振幅则以条纹的调制深度记录下来 2全息图的再现 全息照相在感光板H上记录的不是被摄物体的直观形象,而是许多组复杂的干涉条纹的集 合。故在重现观察时必须采用一定的再现手段。经过记录的全息图经显影和定影后,用原参考光束 o1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.由激光器发出的高度相干的单色光经遮光屏和分光板时被分成两束光。这两束光, 一束光经反射 镜M 1 反射、扩束镜L 1 扩束后, 用来照明待记录的物体, 称为物光束; 另一光束经反射镜M 2 反射、 扩束镜L 2 扩束后, 直接照射感光板 H。后一光束作为一个参考光束, 当其与来自物体表面的散射 光均照射到全息干板上时, 物体散射光与参考光进行相干叠加, 其结果产生极精细的干涉条纹(条 纹间距在 5×10- 4 cm 量级)。被记录在感光板上。到达感光板H 上的参考光波的振幅和位相是由光 路确定的, 与被摄物无关。而射至感光板 H 上的物光的振幅和位相却与物体表面各点的分布和漫 射性质有关系。复杂的物光波可看成由无数物点发出的光的总和。从不同物点来的物光程(位相) 不同, 因而参考光和物光干涉的结果与被摄物有对应关系。感光板 H 上记录的干涉图像就是由这 些物点所发出的复杂物光波和参考光波相互干涉的结果。一个物点的物光波形成一组干涉条纹; 各 不同物点对应的干涉条纹的疏密、走向和反差等分布均不相同。由这些干涉图像迭加在一起就形成 常见的全息图(ho logram )。其外貌是在均匀的颗粒状的背景上迭加不规则的, 断续的一些细条纹。 见下图: 图(2) 从理论的分析也可以得到同样的结果。假设在感光板平面上, 由物体散射的物光波的复振幅 为: O (Χ → , t) = O 0 (Χ → ) e i〔Υ0 ( Χ → ) - Ξt〕 式中: O 0 (Χ → )、Υ0 (Χ → ) 表示与空间位置相关的振幅与位相, 同理参考 光波也具有: R (Χ → . t) = R0 (Χ → ) e i〔ΥR ( Χ → ) - Ξt〕 则两列光波在干板平面上相干叠加时, 产生的合振动为: E (Χ → , t) = O (Χ → , t) + R (Χ → , t) = O 0 (Χ → ) e i〔Υ0 (Χ) → - Ξt ] + R0 (Χ) → e i[ΥR ( Χ → ) - Ξt〕 合振动的振幅底平方等于合振动乘以其共轭复数, 即: I(Χ) =〈E (Χ → , t) E 3 (Χ → , t) 〉= ûRû 2 + ûO û 2 + R 3 O + RO 3 = ûRû 2 + ûO û 2 + 2ûRûûO ûco s[ΥR (Χ → ) - Υ0 (Χ → ) ] 式中:〈 〉表示对时间求平均, 观察上式, 在强度分布中与时间相关的相都自动消失了。所有保 留的项都是空间相关项, 其中第一项参考光的光强度, 它构成干板平面上的均匀背景; 第二项为物 光的光强度, 它在平面随不同位置而异, 但在实际情况下, 考虑反差, 它的数值较第一项小得多。第 三项则代表两个光波之间的干涉效应, 结果将产生干涉条纹, 它是被余弦因子所调制的。其条纹对 比度为: V = 2ûR ûûO ûö(ûRû 2 + ûO û 2 ) 条纹形状由(ΥR - Υ0) 决定, 可以想象(ΥR - Υ0) 的空间变化不 一定是线性的, 也不一定是单调的。因而, 干涉条纹的疏密、取向、强弱和对比度都随处变化的, 但其 变化决不是随机的。而是以 ΥR 随空间的变化为标准, 把物光波的位相分布 Υ0 以光强变化的形式按 公式(5) 反映出来。而振幅则以条纹的调制深度记录下来。 2. 全息图的再现 全息照相在感光板 H 上记录的不是被摄物体的直观形象, 而是许多组复杂的干涉条纹的集 合。故在重现观察时必须采用一定的再现手段。经过记录的全息图经显影和定影后, 用原参考光束 第四期 萍乡高等专科学校学报 ·9· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved