光学设计实验
一步彩虹全息
学生姓名： 指导教师：
所在学院： 物理学院 所学专业： 物理学
中国·长春 20 13 年 06 月
一步彩虹全息
摘要
彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。
关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现
Abstract
Rainbow holographic recording a hologram with a laser, is white monochrome or color image reproducing holographic rainbow holography technique. The key is that the imaging light path (i.e., the recording light path) in adding a slit, so that the dry board will leave the slit image. This paper studies the step rainbow hologram recording and reproducing scenes of the basic principles of step rainbow hologram with the ordinary hologram differences and connections, step rainbow holography experiments optical path diagram, discusses filming step rainbow holograms technical requirements and considerations ,pointed out that a step rainbow hologram production elements, obtained affect the shooting of the best slit width, the best slit position and exposure time on the rainbow hologram reproducing like effects.
Key words:one-step rainbow holography；slit ；reappear
1 引言
由于全息图具有三维形象、弥漫性、可复制性和多重记录等特点。在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等各个方面获得广泛应用。因此，引起人们广泛的研究。在彩虹全息图的制作中，不论是两步法还是一步法，均需在被摄物与干板之间加一狭缝，或者移动物体或移动透镜或二者同时移动形成等效狭缝，拍成的全息图对再现光源相干性会降低，可在白光下再现。本文就一步彩虹法分别研究了光程、缝宽、狭缝的位置、分束镜分束比以及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。并对所得结果进行了分析讨论。
2 实验仪器
防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干
干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个
3 实验原理
3.1 像面全息图
像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。
像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。
3.2 彩虹全息的本质
彩虹全息是用激光记录全息图, 用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。
彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。用白光照明再现时, 狭缝像和物体像的位置随波长连续变化。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连续的。观察者所看到的物体像具有连续变化的颜色, 像雨后天空中的彩虹一样, 因此这种全息图称为彩虹全息图。
一步彩虹全息图的记录光路是在三维照相的光路中，在记录干板与物体之间插入一个成像透镜和一个水平狭缝，把物体和狭缝的像一次记录下来，由于狭缝放置的位置不同，一步彩虹全息图的记录光路有两种；一种是赝像的记录光路，一种是真像记录光路。
3.2.1 赝像的记录光路
狭缝紧贴成像透镜后面放置，成像透镜只对物体成实像对狭缝不成实像，狭缝位于透镜焦点之内在焦点外成虚像。用会聚光作参考光。
图1 一步彩虹全息赝像记录原理图
3.2.2 真像的记录光路
狭缝和物体O均放在透镜L的焦点以外，狭缝位于物体和透镜之间。成像透镜对物体和狭缝均成实像，二者的像均在透镜的另一侧，物体的实像和狭缝的实像分别成在记录干板的前边和后边，物体的像离全息干板近一些。
图2 一步彩虹全息真像记录原理图
3.3 彩虹全息真像纪录的参考光路
图3 彩虹全息记录光路
S：激光器 SF：扩束镜 BS：分束镜 L1：成像透镜
M1、M2：放射镜 O：物体 H：全息干板 S1：狭缝
3.4 彩虹全息再现
白光被全息图衍射后即形成一簇从红到紫连续错开排列的彩色物像和色彩分立的狭缝实像。由于狭缝像限制了衍射物光的传播方向和观察范围，观察者的瞳孔对准某一狭缝像只能看到一个准单色物像，所以狭缝起了滤波器的作用，有了它，彩虹全息图才可以用白光再现。但是因视角受透镜孔径限制，狭缝又只允许一定方向和范围的物光通过，所以再现像只保留了沿缝方向的透视效果。
图4 彩虹全息再现
4 实验内容及操作步骤
一步彩虹全息图的记录与再现
1、设计光路，如图3所示；
2、布置和调整全息光路；
（1）调激光束与工作台面平行
（2）调所有光学元件处于等高同轴位置处：使用辅助棒将所有元件调至等高且使各光学元件的表面与激光束的主光线垂直即同轴
（3）按设计的光路图摆设光路
①调整物光路和参考光光路，先不放狭缝和两个扩束镜。构建好光路的整体框架。对
于物光光路加入成像透镜L以后，在L的后方用毛玻璃寻找物体的实像。透过L看实像，沿光轴方向移动物体，调整物距和像距，使人眼恰好能看到整个实像。调整好后在实像后面一定位置放置干板架。同时使参考光可以直接照射在玻璃片上
②分别在物光路和参考光路中放入扩束镜
③加入狭缝S，狭缝的宽度约1.5mm左右，通过狭缝的像观察物体的实像是否完整，若
狭缝的像左右不全，可适当加大狭缝宽度或更换较小的物体
④调整M2的位置，使参考光光程和物光光程相等，且参考光与物光的夹角大约在30度
到45度之间
⑤参考光与物光的光强比在4：1~8：1间选择
3、曝光9秒
4、冲洗
先在显影液中显影至底片上黑白十分清晰后，放入清水中清洗，再在定影液中定影
约5分钟，然后取片清洗
5、再现
用白光源再现彩虹全息像
5 实验结果
实验台的摆放情况如下图：
实验最后在灯光下看到的结果如下：
6注意事项
1、一定要使用辅助棒将各光学元件调到等高同轴位置处；
2、摆光路图时, 光线要在同一高度, 否则所测量的光程有误差; 物光光程与参考光要近似
相等, 并尽可能地减小测量误差。若误差大, 在记录干版上将记录不到物光和参考光的干涉条纹；
3、参考光与物光的夹角大约在30度到45度之间；
4、物像和底片的距离要大概是是两倍焦距，物体呈的像正好打在底片上，形成等大倒立的
实像；
5、由于狭缝的作用, 物光明显减弱, 需很好地调整物光与参考光的光强比。物光不能太弱,
否则干涉条纹的对比度会下降。要尽可能使物光增强, 以缩短曝光时间。曝光时间愈长, 对全息台的稳定性要求愈高。如果曝光时间过长, 干涉条纹漂移, 将记录不到清晰的干涉条纹；
6、杂散光要挡掉, 否则干涉条纹的对比度下降, 再现时将得不到清晰的物体像；
7、曝光时,严禁有任何振动,否则会引起干涉条纹偏移,若干涉条纹偏移条纹间距的一半时,
将记录不到干涉条纹；
8、显影时,要控制好显影时间。显影时间既不能过短,也不能过长。显影时间过短或过长都
会影响再现像的清晰度；
9、定影要充分；
7 实验讨论
1、一步彩虹全息图与全息照相和像面全息的区别与联系
全息照相：是物反射的光与参考光发生干涉；使用激光再现；
像面全息：是光通过物与干板之间放的凸透镜成的像与参考光发生干涉；使用白光就可
看见，但是效果并不明显；
一步彩虹全息：在像面全息的凸透镜与物之间放一个狭缝，起到空间滤波的作用，使衍射光与参考光发生干涉；使用白光就可再现；
同时，彩虹全息和像面全息均可以用白光照明再现。二者的区别是像面全息的记录成像光束的像面与记录干版的距离非常小,而彩虹全息则没有这种限制。
2、彩虹全息图的特点：
（1）可以用白光再现；
（2）再现像呈现彩虹状的彩色，但再现像的色彩与原物体的色彩无关，而仅与再现照明光包含的波长组分有关。例如：用白炽灯照明和用日光灯照明，得到的彩虹效果有很大差异；
（3）彩虹全息属于假彩色全息；
8 实验结论
1、狭缝愈窄, 再现像颜色愈纯。但是狭缝过窄, 物光太弱, 会给记录带来麻烦。一般狭缝
宽度取1.5m m—2.5 m m 左右较为适宜；
2、透镜位于物体像与狭缝像之间, 再现时, 眼睛所看到的是透镜与狭缝共同作用的效果；
3、曝光量及显影时间需很好地控制;
4、光程应适中，光程太长空气散射会影响效果；实验过程中要保持防震台的稳定性；
5、彩虹全息术的关键之处是在成像光路（即记录光路）中加入一狭缝。这样在干板上也会
留下狭缝的像。当用白光再现时，可以限制再现光，降低像模糊、减少噪声、提高被摄物的成像质量；
9 实验总结
第一次做实验时，理论和实际操作中有一些接不上，并没有意识到等高同轴的调节对实验的重要性，在操作上有一些失误，同时对透镜的位置和狭缝的宽度作了多次调整，但始终没能拍出能在白光下就能看出的彩虹全息。
第二次做实验时对等高同轴调的非常好，参考光和物光的光程大致相等，夹角适宜，同时使物与成像透镜距离大概是两倍焦距，物体呈的像正好打在底片上，形成等大倒立的实像。增大曝光时间至9秒，同时在老师的细心指导下，最后拍出了成功的一步彩虹全息图。
10 感想体会
虽然这次实验并不是特别困难，但在实验中我们也遇到了一些问题，不过都最终解决了。通过这次的实验，我了解了彩虹全息的原理和实验方法，学会了一步彩虹全息图的拍摄方法及拍摄技巧。同时我深切地感受到做光学实验时一定要细心、耐心，对整个实验必须有很好的整体把握，同时光学实验对每一步的操作都有较为严格的要求，只有掌握了正确的方法才能实验成功。
参考文献
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2005，17（l）
物 理 小 论 文 程 秋 菊 计 科 B111
浅谈全息技术的发展及前景 摘要：全息技术也称全息照相、全息摄影等，是一种神奇的光信息记录技术。其原理可用八个字来概括“干涉记录，衍射再现”。扥问简单的介绍了全息技术的发展历程，特点，一些突破性的进展，和在现代生活中的应用，以及全息技术的前景。 关键词：全息技术、全息照相、全系信息储存、激光 1、引言 全息技术是一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运营用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透镜）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像，儿是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛的应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试。生物工程、医学、艺术、商业、保安、及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越走向市场、应用与现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯伽伯为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。知道十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂利斯与朱丽斯尤培妮克拍成了第一张全息照片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现之前，这种技术获得的物体再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、择尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用了电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第一张全息图。从那时起至20世纪50年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利斯和乌帕特尼科斯将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用立轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间相互分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，
?综合评述? 合成全息立体图* 徐 平 李清政 高雁军 梅延林 (湖北民族学院电气工程与应用物理系,恩施 445000) 李 冰 (湖北恩施医学专科学校,恩施 445000) 提要:本文在概述合成全息立体图制作方法与技术的基础上,综述了近一两年来合成全息立体图在三维显示、医学诊断三维印刷术中的最新进展,展望了合成全息立体图吸引人的应用前景。 关键词:三维显示,合成全息立体图,计算机制全息图,CT图,B-超图,全息三维打印机 Synthesized holographic stereograms X u P ing1 L i Bing2 L i Qingz heng1 Gao Y angj un1 M ei Yanning1 (1.Hubei N atio nalities Colleg e,Enshi 445000,2.Enshi M edical Co lleg e,Enshi,Hubei 445000) Abstract:At t he fo und of surv ey fabr icatio n methods and technique of the synthesized ho lo gr aphic st e-reo gr ams,this pa per summa rizes the newly o ne tw o y ear s advances o f the st e-r eog rams in the field of3-D display, medical diag nosis and3-D pr inter,and pr ospect ing the at tractive apply ing futur e of the ster eog rams. Key words:T hr ee-Dimensional display,Synthesized ho lo gr aphic st ereo gr ams,Co mputer-g enerated holog r ams, Computer-aided t omo gr am imag e,B-mo de ultr aso und imag e,Ho lo gr aphic3-D pr inter 1.合成全息图概论 1.1 概述 合成全息术,是指将一系列用普通摄影术得到的物体的二维底片,通过全息方法记录在一张全息干版上,再现时实现原物的准三维显示的技术〔1〕。 众所周知,全息图再现的是原物的真实三维象,即不仅是立体的而且包含有视差信息。合成全息图虽然在客观上也达到了三维显示的效果,既是立体的而且也包含有一定的视差信息,但与一般意义的全息图是有区别的,它实际上是由一系列体视对组成的立体图;而不是象全息图那样同时记录了一个三维物体的振幅和位相而直接得到原物的三维再现象。 1.2 合成全息图分类、制作方法与技术 按制作合成全息图的手段,可将合成全息术分为两大类〔2〕:光学合成全息体视术和计算全息合成体视术;而光学合成全息体视术又可分为:角度多路合成全息图和纵向多路合成全息图。 光学合成全息体视技术首先是由金氏(M.C.King)等人在1970年提出〔3〕,他们是用光学干涉法制作全息体视图的。 角度多路合成全息图,其中360°合成彩虹全息以其大视角、白光再现活动场景获得了极大的成功。纵向多路合成全息图,是将一系列带有深度信息的、有一定间隔的互相平行的二维底片(比如CT图片),按原次序原间隔排列制成合成全息图。 光学方法合成全息立体图的制作一般分两步进行,第一步,用普通摄影术非相干记录一系列带视差信息的二维平面图片;第二步,相干记录,将这些二维平面图片,用全息术方法合成全息立体图。 计算全息合成体视图是日本学者谷田贝丰彦(Yatagai)在1974年应用计算全息技术来合成全息立体图显示三维图象〔4〕,〔5〕,即不仅用计算机来计算物体的不同透视投影像,也用计算机来合成全息图,从而制成计算全息立体图。此法也分两步进行,首先,由计算机算出某一物体 X湖北民族学院院内科研基金项目 1996年6月26日收稿
第27卷 第6期 1998年12月 电子科技大学学报 Journal of UEST of China Vol.27 No.6 Dec.1998 单波长激光实现三维真彩色彩虹全息图的记录Ξ 刘 艺3 王仕王番 (电子科技大学应用物理系 成都 610054) 【摘要】 提出一种新的利用单波长激光记录三维物体的真彩色彩虹全息图的方法,此方法仅需用一般彩虹全息的光学元件,从物体的多波长真彩色彩虹全息图出发,利用光路可逆,自动解决了真彩色 全息图单波长记录时三原色像的准确对位问题。此方法简单经济,在三维真彩色全息印刷上有良好的 实用前景,实验获得了满意的结果。 关 键 词 单波长; 真彩色; 彩虹全息术 中图分类号 T B877.1; T N26 与一般的彩虹全息图相比,三维真彩色全息图具有更加美观的艺术魅力、更强的防伪能力,在模压全息工业上具有广阔的实用前景。由于模压全息应用的光刻胶版都是蓝敏的,要得到可模压的真彩色全息图,需要使用单波长的激光进行记录。这个问题近来已提出了一些制作方法[1,2]。文献[1]提出的色编码重现技术,需要人工将物体的三原色主全息图在单波长再现时进行精密对位,引起制作上的困难;文献[2]提出的技术勿需三原色像严格对准,但在光路中需要使用大口径的消色差透镜,器件较为昂贵,同时三色狭缝像长度、物体的像差和全息图的视场角等也将受透镜口径的限制。 我们进行了三维真彩色彩虹全息图的制作,深感单波长记录时三原色像对位的困难。本文提出一种无需将三原色像进行对位的单波长记录真彩色彩虹全息图的方法,方法不必使用特别的仪器设备。由于巧妙地利用了光路可逆性,相应的光路并不复杂。 1 单波长记录真彩色彩虹全息图的原理及分析 利用三原色原理实现高质量的多波长三维真彩色全息图制作,是非常成熟的技术,但只有利用单波长记录,才能获得物体的光刻胶版全息图。 图1是用二步法记录多波长真彩色全息图的一般过程,θ为物参光夹角。第一步,物体O分别由波长为λi(i=r,g,b)的红、绿、蓝三种激光照明后,再与对应波长的参考光R1(λi)干涉记录,获得物体的三原色主全息图H i(i=r,g,b),如图1a所示;第二步,如图1b所示,经过狭缝S限制,H i由原参考光的共轭光R31(λi)再现,得到波长为λi的物像O3(λi),并且在物体的像面处与R2(λi)干涉记录,即记录物体的多波长真彩色全息图H。 从图1可以看到,H上同时记录了物体的红、绿、蓝三原色彩虹像O3(λi),i=r,g,b。由于记录时λi不同,O3(λi)的干涉条纹的间距是不同的。因此,当用波长为λk的激光沿H的共轭参考光方向R32再现时,三原色光相应的狭缝像H′i将在空间位置上产生分离,如图2a所示,此时用R k(λk)将H′i记录为一张编码全息图H k。 Ξ1998年9月17日收稿 3男 25岁 硕士 助教
目录 1 实验目的 (1) 2 实验原理 (1) 3 实验仪器 (3) 4 实验内容 (3) 4.1 一步彩虹全息真像纪录 (3) 4.2 方孔一步彩虹全息像的再现 (4) 5 实验结果 (4) 6 实验总结 (5) 7 感想体会 (6) 8 参考文献 (6)
方孔一步彩虹全息实验研究 1实验目的 1、了解像全息白光再现的原理及一步彩虹全息和像面全息的原理。 2、掌握一步彩虹全息图制作方法。 3、了解像面全息实验方法。 2 实验原理 像面全息图的拍摄用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。一步彩虹全息图的记录光路是在三维照相的光路中，在记录干板与物体之间插入一个成像透镜和一个水平狭缝，把物体和狭缝的像一次记录下来，由于狭缝放置的位置不同，一步彩虹全息图的记录光路有两种；一种是赝像的记录光路，一种是真像记录光路。 赝像记录原理如图1所示。狭缝紧贴成像透镜后面放置，成像透镜只对物体成实像对狭缝不成实像，狭缝位于透镜焦点之内在焦点外成虚像。用会聚光作参考光。 图1 一步彩虹全息赝像记录原理图
图2 一步彩虹全息真像记录原理图 真像记录原理如图2所示，狭缝和物体O均放在透镜L的焦点以外，狭缝位于物体和透镜之间。成像透镜对物体和狭缝均成实像，二者的像均在透镜的另一侧，物体的实像和狭缝的实像分别成在记录干板的前边和后边，物体的像离全息干板近一些。图3为彩虹全息真像纪录的参考光路。 图3 彩虹全息记录光路 S：激光器 SF：扩束镜 BS：分束镜 L1：成像透镜 M1、M2：放射镜 O：物体 H：全息干板 S1：狭缝 两种记录光路所拍摄的彩虹全息图，如用记录时的单色光再现，可以通过再现出的狭缝实像观察到所记录物体的明亮虚像（如图4）。用白光再现，则形成七色图像。
浅谈全息技术的发展及前景 摘要从全息思想的提出至今已经有半个多世纪的历史。期间，全息技术的发展取得了很大的成就。梳理一下全息技术的发展以及当今的研究和应用现状，有助于我们深入了解全息技术对生产、生活的重要影响以及其今后的发展方向。 关键词全息防伪存储全息透镜 Abstract The proposal from the hologram has been half a century since. During the development of holographic technology has made great achievements. Comb the development of holography and the current status of research and application, holographic technology will help us understand the production, the important influence of life and its future development. Key words Holography Anti-fake Storage Holographic lens
1、引言 全息技术一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透射）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像。也就是全息技术所记录不是图像，二是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂·利斯与朱里斯·尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。这种技术获得的物体的再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光记录激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利思(Leith)和乌帕特尼·克斯(Upatnieks)将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，如大景深全息照相法、激光记录与激光再现的彩色全息照相法等。 白光再现全息术是用激光记录，白光照明再现的全息图制作技术，它在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩，这是目前应用最广的全息术。 由于激光再现的全息图失去了色调信息，科学家们开始致力于研究第3代全息图。一个叫班顿的人发现了用激光记录，使用白光还原影像的方法，从而使这项技术逐渐走向实用阶段。美国《国家地理杂志》第1次使用白色光全息片贴在封面时，销售量由1000万份增加到再版后的1600万份。这一技术后来由美国传到欧洲和其它国家，激光全息摄影技术也随之风靡全世界。常见的有反射全息术、像全息术、彩虹全息术和合成全息术等。 白光全息术是利用白光制作全息图，用激光或白光照明观察再现，这是全息术的最高阶段，至今虽有不少人做了一些初步工作，但尚未有突破性进展。激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变。这也给全息技术的实际使用
实验六 用二步法拍摄彩虹全息图 一、实验目的 （1）知道彩虹全息图可以用白光再现的原理。 （2）了解母全息图的拍摄特点及减小母全息图再现像的波像差技术。 （3）掌握二步法拍摄彩虹全息的方法。 （4）了解空间信息通道的原理。 二、原理概述 1．什么是彩虹全息 离轴全息图不能用白光再现的原因是因为色模糊造成的，为了在像面全息图的基础上进一步减小像全息图的色模糊，人们发展出了彩虹全息图。所谓彩虹全息图实际上是在同一张干板上，同时拍摄记录下了两个物体的全息图，其一是物体的像面全息图，另一是一条距干板为明视距离(通常为25cm)的矩型狭逢的离轴全息图，如(图6-1)所示。彩虹全息的出现开创了全息显示技术，用白光再现的全息图主要用来显示物体的三维形像，故叫做显示全息，它是别的显示方法不能代替的。 彩虹全息再现时，物体的实像浮在干板上， 狭逢的实像呈现在干板前。观察时人眼只有通过 狭逢实像，才能看到物体的像，狭逢实像起了一 个限制观察视角的作用（信息通道作用）。由于是 用白光再现，所以每一个波长的光都能再现出一 个物像和狭逢实像，它们具有不同颜色。它们一 一对应，通过某一颜色的狭逢，只能看到同一颜 色的物体。由于狭逢在干板前的位置较远，所以 错开位置也较大(即色散较大)，这样更易把不同颜色的狭逢实像分离而不重合，也就达到了把物像也分开的目的。这样就在更大的成度上消除了色模糊，实现了白光再现。由于可以看到由红到紫的物体图像，就似彩虹一样，这就是彩虹全息的由来。因为要成像于干板上，按成像方法的不同可分为一步法和二步法。 2．拍摄彩虹全息图时狭缝物像位置的计算 当参考光和再现光都是平行光时，狭缝的物像的位置坐标公式为 μ O I l l ±= (6-1) ???? ??±=R C O O I l x x ααμcos cos 1 μ (6-2) ???? ??±=R C O O I l y y ββμcos cos 1μ （6-3) 式中O α，O β为物光的两个方位角，R α，R β为参考光的两个方位角，C α，C β为再现光的 (图6-1)用白光再现彩虹全息图
《光信息存储》期末论文题目全息投影技术的发展及应用前景班级光信1102班 姓名张林君 学号 20112830 完成日期 2013/12/12 成绩
全息投影技术的发展及应用前景 摘要：全息技术最早于1948年由斯盖伯（Dennis Gabor ）提出，经过研究发展，2003年首次成功应用于全息投影技术中。全息投影技术应时代而来，被广泛的应用于社会的各个方面，它对传统舞台声光电技术的颠覆，及其带给人们的虚实结合的梦幻立体感受，犹如 LED 显示屏在舞台的广泛应用一样，其也必将成为未来几年舞台的“新宠儿”，也具有划时代的意义。 关键词：全息投影发展史应用前景 一、全息技术的发展历史 全息影像是就是实现真实的三维图像的记录和再现，用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看影像。 1947年，匈牙利人丹尼斯盖博(Dennis Gabor)在研究电子显微镜的过程中，提出了全息摄影术(Holography)这样一种全新的成像概念。由于全息摄影术的发明，丹尼斯盖博在1971年获得了诺贝尔奖。 1962年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息术的基础上，将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息术上，发明了离轴全息技术，带动全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像，然后利用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量，可以清晰的观察到所需的图像，有效克服了图成像质量差的问题。
1969年，本顿发明了彩虹全息术，能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是，在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝，限制再现光波以降低像的色模糊，根据人眼水平排列的特性，牺牲垂直方向物体信息，保留水平方向物体信息，从而降低对光源的要求。 20世纪60年代末期，古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念——数字全息技术，开创了精确全息技术的时代。到了90年代，随着高分辨率CCD的出现，人们开始用CCD等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图，并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像，使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。 2001年德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现成为可能。经过7年的发展，全息膜已经从第一代的1英寸栅格状网眼hoe全息单元升级到了如今的第四代0.2毫米97%透光度HoloPro全息膜。依靠这薄薄的透明膜，无论是T形台上的流光溢彩，还是舞台上虚幻影像，都可实现。全息膜的价格自然不菲，据介绍，透光率为70%的全息膜市场价都达到1800-2200元/平米。 360度幻影成像是全息投影目前最具魔幻效果的技术，由丹麦公司ViZoo在2006年研发出来。他们用全息膜搭建了一个倒金字塔形的三角漏斗几何模型，由四台投影机投射的视频图像，在漏斗里经过一系列的光学衍射后汇合成为全息图像，看起来就像有实物漂浮在空中。这一系统还可以配加触摸屏，现场观众可通过各种手势和动作，操纵3D产品模型进行旋转，或部件分解。这样，观众就能深入地了解展示的产品性能。因此，这个全息显示系统一经面世，就迅速成为
128 实验十六 彩虹全息图的制作 实验目的 制作彩虹全息图并在白光下观察其再现像。 实验方法 第一步：对被照物体制作一个普通的全息图H 1，叫母全息图，见图1。 第二步：将已做好的全息图H 1用R 1*照明再现物体实像，利用此实像作为物（物光），加上参考光R 2及狭缝制作出第二块全息图H 2。 这第二块全息图H 2，具有彩虹的性质，也就是在用R 2*再现时，眼睛放在狭缝位置上可以看到物体的像，若在白光下再现，人眼沿着与狭缝垂直的方向改变观察方向，可看见不同颜色、五彩缤纷的像，如图2所示。 实验光路如图3所示。 实验步骤 （制母板步骤省略） 1．首先按图3调好光路。 2．放上已作好的母全息图，用R 1*再现原物体实像，可在实像处放一毛玻璃观察。（这时可挡掉R 2）。 3．挡住物光，调节参考光R 2，使参考光R 2与物光波光强比约为3:1。（可调连续分束镜或在参考光路中放置衰减镜）。 4．挡住光源，在实像面处放上全息干板，待稳定后进行曝光。曝光时间，He －Ne 激光器功率40mW ，天津Ⅰ型全息干板为20秒左右，GYT 型干板为90秒左右。 全息干板 图1 母全息图 图2 第二块全息图
129 5．经显影、定影和漂白后的干板在白光下观察其再现现象。 注意事项 1．狭缝大小和方向的选择： 狭缝大小选取由虹全息来说希望越窄越好。越窄色彩越纯，但太窄物光强太弱，不便观察，也不容易拍照。至于狭缝方向水平放置与垂直放置均可，只是观察时移动方向不同，依习惯而定。 2．制作彩虹全息图时，参 考光与物光光强比约为3:1。且参考光与物光夹角不宜过大，以免影响衍射效率。 3．观察彩虹全息图的再现像应注意再现条件：白光方向必 须是R 1*的方向，再者人眼须刚好置于狭缝原位置。 4．母全息图的制备可参考全息照相实验，为了便于再现实像和制作虹全息图，制作母全息图时物光与参考光的夹角不能太小，例如应在60?以上，物与干板的距离也应适当选择。 实验原理 下面我们稍微定量地讨论基元彩虹全息图的记录与再现。由于分析的记录光路是线性的，若只考虑一个物点I 0(x 0，y 0，z 0)即再现实像上的一点并 不失去其普遍性。在记录过程中，令记录所用的单 色光波长为λ，参考光的发散点是R (x r ，y r ，z r )。选择空间直角坐标系的x －y 平面在记录干板的药 膜面上，坐标原点与干板中心重合。如图4所示。 设在记录干板上物光和参考光的复振幅分别是U 0(x ，y )和U r (x ，y )，两者所形成的干涉图样的光 强分布是 * 00*2 202 0),(U U U U U U U U y x I r r r r +++=+= (1) 上式*号表示共轭复数。假设记录过程是线性的，彩虹全息图的振幅透射率t (x ，y )正比于 I (x ，y )： )(),(* 00*2 2 U U U U U U K y x t r r r +++= (2) 当处理好的虹全息图放回原记录位置，用波长为λ' ，发散点为R (x r ，y r ，z r )的单色光照 明，就能再现出物点的全息像I (x I ，y I ，z I )，物点与全息像点的关系由下面的式子给出： R 2狭缝H 1H 2 R 1*He －Ne 激光器 透镜反射镜反射镜 反射镜扩束镜扩束镜 准直镜(母全息干板) 图3 实验光路 I (x ,y ,z )R (x ,y , z ) H x y z 0 0 0 0 r r r 图4 全息图的记录 U 0 U r
全息技术的发展历史及 其应用前景 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
全息技术的发展历史及其应用前景 整理By：标准时间3 本文主要介绍全息技术的工作原理、发展历史及应用前景。 1.全息技术的工作原理 全息技术利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，因此其工作过程主要分为全息记录和全息图的再现。本文以激光全息照相为例说明其工作原理。 全息记录 全息记录利用了光的干涉原理，因此要求记录的光源必须是相干性能很好的激光。图1-1是拍摄全息照片的光路图。 由激光器发出的激光束，通过分束镜(Beam splitter)分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜Mirror1反射，扩束镜Lenses1扩束后照射到被拍摄物体上，再从物体投向照相底片(Film)上，这部分光称为物光（Object beam）。另一束光经反射镜Mirror2反射，扩束镜Lenses2扩束直接照射到底片上，称为参考光（Reference beam）。由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加 图1-1 拍摄全息照片
而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一些无规则的干涉条纹，这就是全息图。 全息图的再现 全息图的物像再现过程就是光的衍射过程。一般采用拍摄时所用的激光作照明光，并以特定方向或与原参考光相同的方向照射全息图片，就能在全息图片的衍射光波中得到0级衍射光波和±1级衍射光波（如图1-2所示）。 图1-2中，把拍好的全息照片放回底片架上，遮挡住光路中的物光，移走光路中的被拍物体，只让参考光照在全息图片上。这样在拍摄物体方向可看到物的虚像，在全息照片另一侧有一个与虚像共轭的对称实像（不易观察到），这是最简单的再现方法。 2.全息技术的发展历史 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯?伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂?利斯与朱里斯?尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大致可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息技术 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。这种技术获得的物体的再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是 图1-2 全息图的物象再现
第37卷 第1期厦门大学学报(自然科学版)V o l.37 N o.1 1998年1月Jou rnal of X iam en U n iversity(N atu ral Science)Jan.1998 二维透视照片的三维全息图处理方法① 陈锦贞 刘 守 赖虹凯 汤作立黄晓菁 (厦门大学物理学系 厦门 361005)(集美大学水产学院 厦门 361021) 摘要 提出一种二维透视照片合成三维全息图的方法.它利用人眼的视差及大脑本能功能,将普通相机对一物体在不同角度拍摄下的数张二维透明片,用激光全息的存贮编码方法进行组合记录,最后采用彩虹全息二步法进行第二次拍摄,可得到一张效果逼真且随观察角度的变化而变化的、具有动感的三维全息图.给出此方法的理论分析和实验结果. 关键词 彩虹全息图,三维成像,视差 中国图书分类号 O439 全息照相术第一次给人眼以满意的空间像,就其技术原理、工艺、成像效果而言,目前看来是三维成像的最有效办法.全息术记录的三维物体大多是实物,它可以逼真地再现出原物的空间像,但对尺寸较大及不能移动的物体,似乎显得颇为困难.于是人们考虑将全息术与普通照相术结合起来,用二维照片来获得三维显示.典型的如360°度合成彩虹全息[1],它是将普通照相记录的一系列带有水平视差的二维底片在同一张全息软片上制成全息图.它的明显缺点是记录360°景物较为麻烦.另一种新老技术结合的办法[1]是用几十个小透镜或照相机对物体进行同步拍摄,底片处理后再用全息照相,其缺点是小透镜分辨率低、像差大、费用昂贵. 本文提出的对二维透视照片的处理技术较以上方法易行、实用.它只需拍摄物体的数张普通二维透明片,经适当编码,用二步彩虹全息术很容易得到一张三维效果明显的白光再现全息图.而且应用模压技术可以对此全息图进行大批量生产,既降低成本又可满足市场需求.本文提出的方法如用来拍摄人物头像制成模压全息图用于商标或标识,它将具有十分有效的防伪功能和重要的经济价值;如用于拍摄一地区具有代表性的建筑物制成有动感的全息标饰,则具有一定的代表性、欣赏价值和经济价值. 1 原理及实验方案 人眼产生深度感的因素是多方面的,其中最重要的是双眼视差,即两眼对同一物体的两个不同方向像的同时印象,它是人眼的一种生理暗示,产生双眼体视效果,从而获得深度感,以往许多成像技术就利用了这种视差.另一方面,当单只眼睛左右移动时,可以从多个方向观看三维物体,它的效应与双眼视差相同.如果移动双眼,将得到更为真实的深度感[2].利用此方法制作的全息图再现的原始像是真正的三维像,它和一个体视对的立体像是不同的.三维像不仅是 ①本文1997207225收到
全息技术在显示领域的应用与发展前景 摘要：全息显示技术突破了传统声、光、电局限，将美轮美奂的画面带到观众面前，给人一种虚拟与现实并存的双重世界感觉。本文将从全息显示的理论基础、现代显示技术的全息应用以及全息显示的发展潜力与趋势三个方面来探讨全息显示。未来全息显示技术市场发展潜力将是无可估量的。 关键词：全息技术3D投影全息照相全息印刷 Holographic T echnology in the Application of the Display and Development Prospects Abstract：Holographic display technology breaks through the traditional limitations of sound, light, electricity,and will bring magnificent picture to the audience, give us a kind of virtual reality coexist with the double world feel. This text will discuss holographic display from three aspects that the holographic display theory basis, modern display technology of holographic application and holographic display development potential and trend in this show. The development potential of future holographic technology market will be invaluable. Keywords：Holographic 3D projection hologram Holographic Printing 引言： 全息技术其实就是实现真实的三维图像的记录和再现。记录的难题早在1947 年就被攻克。伦敦大学帝国理工学院的丹尼斯?伽伯博士发明了全息立体摄像，并因此获得1971年的诺贝尔物理学奖。一般的三维图只是在二维的平面上通过构图及色彩明暗变化实现人眼的三维感觉，而全息立体摄影产生的全息图则包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息，能提供“视差”。观察者可以通过前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象——如同有个真实的物体在那里一样。 经过近十几年的发展，全息技术在实际中的应用已相当广泛。目前，计算全息的主要应用范围是：二维和三维物体像的显示；此外，在安全方面也有独特的优点。随着大容量、高速度计算机的不断出现，以及激光扫描器、电子束、粒子束等成像技术的发展，计算全息必将显示更大的优越性，展宽更多的应用领域。全息技术的产品正越来越多地走向市场，而且这种新技术正以极大的魅力吸引着众多的科技人员致力研究, 其发展前景无限美好。
实验二一步彩虹全息实验 一、实验目的 1.掌握制作一步彩虹全息图的原理和方法 2.制作一张一步彩虹全息图，在白光下观察其重现的像。 二、实验原理 彩虹全息是像全息与狭缝技术相结合的产物，可以在白光照明下重现物体的像。彩虹全息在被摄物和全息干板之间置一狭缝，再现物像时，也再现了狭缝像。如果用白光照明，眼睛在狭缝像位置观察，可见特定波长光的再现像，而当实现沿垂直于狭缝像方向移动时，再现像也随之按彩虹色序发生变化。 彩虹全息图有各种不同的记录光路，如图1、2。 图1 一步彩虹全息实验图（一个全反镜，不加狭缝，可记录像全息图）
三、实验步骤 下面是以图2为实验光路图的实验步骤，图1光路图类似。 1、打开激光器，先摆放分束镜、2个全反镜、干板和载物台，使物光和参考光的光程相等（误 差不超过2cm）。 注意：物体到干板的距离为45cm（假设成像透镜L的焦距为110mm，物体放在透镜前2倍焦距处，在透镜后2倍焦距处成等大倒立的实像，干板放在实像后1cm处）；物光与参考光的夹角θ在30°~60°；参考光光点位于干板中心；参考光与物光的光强比在4:1-8:1之间。 2、将2个准直镜（透镜焦距为190mm和300mm）分别放入物光和参考光光路中，调节透 镜位置和高低，使两路光的光斑中心位于干板中央。 3、将2个扩束镜分别放入物光和参考光光路中的透镜前焦点上，使从透镜射出的光为平行 光。 4、将物体放置在载物台上，用白屏或白纸观察物体的影子，物体影子应位于平行光斑的中 央。注意：物体躺倒放置； 5、将焦距为110mm的透镜放在距物体22cm的地方，将在干板前1cm处可以观察到清晰的 物体的像；调节物体的方向，观察物体的像，找反射最强的方向。 6、将狭缝（水平放置）放在物体与透镜之间，且与透镜的距离大于11cm，在干板架后面用 毛玻璃寻找狭缝的像，通过狭缝的像观察物体的实像是否完整，若狭缝的像左右不全，可适当加大狭缝宽度或更换更小的物体。 7、曝光、显影、清水、定影、清水。 8、将干板放在干板架上，挡住物光，朝物体方向看，可以看到红色的物体的虚像。 9、用白光源作为参考光照射干板，朝物体方向看，可以看到彩色的物体的虚像。将全息图 相对原来记录的位置面内旋转90°，使躺倒的物体像正立起来，沿垂直方向改变观察位置，全息像的颜色将变化；沿水平方向改变观察位置，全息像将有立体感。 四、注意事项 1.干板放置的位置不一定放在物体实像1cm处，本实验是为了方便用相同光路拍摄像全息 图和彩虹全息图。 2.实验仪器中3种焦距的透镜可以自由选择，不一定按上述步骤中所述进行实验。 3.实验中，物体也可以正立放置，则狭缝需垂直放置，在观察所得到的全息图时，全息像的 颜色将随观察位置的水平方向而改变。
信息光学实验 实验报告 班级 学号 姓名 教师 上课时间
填写实验报告的要求 1.实验前要认真预习实验内容，理解实验的原理。 2.实验过程中要严肃认真地做好实验记录，确认所记录的数据无误后，认真 填写实验报告。 3.在试验过程中，对观察到的现象，尽量用图示说明并加以简明的理论分析。 4.对实验原理深入理解，认真回答课后思考题。 5.要求书写整洁，字体端正。
实验1 像面全息图 第一部分：预习 (一) 实验目的 1．掌握像面全息图的记录和再现原理，学会制作像面全息图，为彩虹全息实验打下基础； 2．观察像面全息图的再现像，比较其与普通三维全息图的不同之处； 3．分析离焦量对像面全息图再现像清晰度的影响 (二) 实验光路 La－激光器BS－分束镜M1、M2－全反镜L-成像透镜Lo1、Lo2－扩束镜H－全息片(三) 实验原理 将物体靠近全息记录介质，或利用成像系统将物体成像在记录介质附近，再引入一束与之相干的参考光束，即可制作像全息图。当物体紧贴记录介质或物体的像跨立在记录介质表面上时，得到的全息图称为像面全息图。因此，像面全息图是像全息图的一种特例。像面全息图的记录光路如图所示。激光器发出的激光束经反射镜M1折转后被分束镜分成两束，透过的光束经反射镜射M2反射后被扩束镜扩束并照明物体，物体被成象透镜成像在全息干板上构成物光；M3反射的一束光被扩束镜扩束并照明全息干板H，作为参考光。由于全息干板位于像面上，故记录的是像面全息图。 像面全息图的特点是可以用宽光源和白光再现。对于普通的全息图，当用点光源再现时。物上的一个点的再现像仍是一个像点。若照明光源的线度增大，像的线度随之增大，从而产生线模糊。计算表明，记录时物体愈靠近全息图平面，对再现光源的线度要求就愈低。当物体或物体的像位于全息图平面上时，再观光源的线度将不受限制。这就是像面全息图可以用宽光源再现的原因。 全息图可以看成是很多基元全息图的叠加，具有光栅结构。当用白光照明时，再现光的方向因波长而异，故再现点的位置也随波长而变化，其变化量取决于物体到全息图平面的
光学设计性实验报告（一步彩虹全息） 姓名： 学号： 学院：物理学院
一步彩虹全息 摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。 关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现 1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差； 2 实验仪器 防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个 3 实验原理 3.1 像面全息图 像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。 像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。 3.2 彩虹全息的本质 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连
全息光学实验 厦门大学物理系 §1光学全息照相 [参考文献] 1、毋国光等编《光学》§11-5，p405； 2、黄献烈编《信息光学导论》§4-1，p88； 3、[美]杨振寰著（毋国光等译）《光学信息处理》，§10-1，p412； 4、[美]W.E.科克著（李崇桂译）《激光与全息照相》§1-4和§5-1； 5、[美]H.M.Smith著（物理所译）《全息光学原理》§2-1和§3-2，§6-1； 6、[日]辻内顺平等编《光学信息处理》，§6-2，p304； 7、王永昭编《光学全息》§1-2和§4-1。 [引言] 全息照相，就是利用干涉方法将自物体发出光的振幅和位相信息同时完全地记录在感光材料上，所得的光干涉图样在经光化学处理后就成为全息图，当按照所需要的光照明此全息图，能使原先记录的物体光波的波前重现。这是六十年代发展起来的一种新的照相技术，是激光的一种重要的应用。 全息照相是D.Gabor于1948年研究成功的（他由此获得1971年诺贝尔物理学奖），由于当时还没有相干性好的光源，所以全息照相在那以后的十年间没有什么大发展。到了六十年代初，由于激光的发明，在大量新型相干性极好的激光光源的帮助和一些技术进展的扩充下，全息照相不久便成为一门得到广泛研究并有远大前景的课题，这次复兴发源于美国密执安大学的雷达实验室，是以E.N.Leith和J. Upatnieks的工作为标志。他们于1962年发表了划时代的全息术研究成果，他们成功地得到了物体的立体重现像。全息图最惊人的特征、同时也必定是它最引人兴趣的地方就在于它产生极为逼真的三维幻觉的本领。这种完全逼真的性质无疑大大地推动了全息术的发展。 [实验目的] 1、学习和掌握全息照相的基本原理； 2、掌握全息照相的实验技术； 3、了解全息图的基本性质、观察并总结全息照相的特点。 [实验原理]