三色光栅制作真彩色全息图

(2009-10-12 23:25:34>转载▼标签：光栅干片发散镜双缝白屏教育设计性实验看似可怕，但实际操作还是比较简单的我的实验报告，仅供参考~实验报告封而实验报告全息光枷的制作亠進老*土木。

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9年滾月曰Q+J孝号二QS2ixxxx 八〉全息光栅的制作设计并制作全息光栅，并测出其光栅常数，要求所制作的光栅不少于每毫实验要求实验任务M100 条。

2、设计制作全息光栅的完整步骤 < 包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项），拍摄出全息光栅。

3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值，进行不确定度计算、误差分析并做实验小结。

三、实验的基本物理原理是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线>的平面玻璃或金属片。

光栅的狭缝数量很大，一般每毫M几十至几千条。

单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。

谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。

光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果 < 如图1） O2、测量光栅常数的方法：用测量显微镜测量;用分光计，根据光栅方程 d sin二k来测量;1、洛埃镜改进法：基本物理原理：洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉，如原始光束是平行光，则可增加一全反镜，同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉，从而制作全息光栅。

优点：这种方法省去了制造双缝的步骤。

缺点：光源必须十分靠近平面镜。

D L>2、杨氏双缝干涉法:基本物理原理：SI, S2为完全相同的线光源，P是屏幕上任意一点，它与SI, S2连线的中垂线交点S相距x,与SI, S2相距为迅、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。

S =r21=dsin 0 =dtg 0 二dx/Lsin 0 =tg 0这是因为B角度很小的时候，可以近似认为相等。

实验四全息光栅的拍摄光栅按其结构分类，可分为平面光栅、阶梯光栅和凹凸光栅；按衍射条件分类，可分为透射光栅和反射光栅。

光栅的刻制方法有两种：机刻光栅和全息光栅。

机刻光栅是用金刚刀挤压镀于硬质玻璃上的铝反射层而得。

刻制工作量极大，刻制速度极慢，最多能刻到3600线/mm。

由于其制造周期长，成本高，一般只能制得少量的母光栅，而实际应用的多是复制光栅，机刻光栅的缺点是线槽稍有缺陷时就会出现“鬼线”，即位于光谱线两侧的模糊不清的假线。

全息光栅是用全息照相法刻制的高精度光栅。

即用高光强的相干性极好的单色光，如激光，用高分辨的感光材料。

记录干涉条纹，经曝光、化学处理、和真空镀膜可以得到全息反射光栅。

这种光栅几乎没有线槽间的周期误差，几乎没有“鬼线”，杂散光很少。

最大线槽密度可达6500线/mm，最常用的是1200—1500线/mm的全息光栅。

透射全息光栅制作较为简单。

最简单的全息图是用两个平面光波相干叠加而得到的全息图，这种全息图是一组平行等距的直条纹，它可与机刻光栅起到相同的作用，故称为全息光栅。

全息光栅与机刻光栅和复制光机相比，它的制作方法简单、成本低；而且没有周期性误差，杂散光少，对环境条件（如振动、温度、湿度等）要求低。

一、实验目的(1)了解全息光栅的原理和用途。

(2)知道全息图对记录材料分辨率的要求。

(3)掌握全息拍摄的光路构建。

(4)掌握全息干板的化学处理过程。

(5)测量全息光栅的空间频率、衍射效率。

二，实验原理概述透射全息光栅：全息光栅是指有大量平行、等宽和等距的多狭缝的光学元件。

记录全息光栅的光路图如图(4-1)所示，也可用图4-2，图4-3图4-1 全息光栅拍摄光路 L a ：氦氖激光器G t ：光束提升器(或全反镜) K ：光闸 L k ：扩束镜 L ：准直透镜S ：分束镜调节器 M 1 M 2：反射镜 H ：干版架图4-2 全息光栅拍摄光路 L a ：氦氖激光器 G t ：光束提升器(或全反镜) K ：光闸S ：分束镜调节器 L a1 L a2：扩束镜 L 1 L 2：准直透镜 M 1 M 2：反射镜 H ：干版架 图4-3 全息光栅拍摄光路 L a ：氦氖激光器 K ：光闸 C ：扩束镜 L ：准直透镜如图可见，干板上记录的是两束平行光(物光和参考光)的干涉条纹。

全息光栅的制作一、实验任务：设计并制作全息光栅，并测出其光栅常数，要求所制作的光栅不少于每毫米100条。

二、实验要求：1、设计三种以上制作全息光栅的方法，并进行比较；2、设计制作全息光栅的完整步骤，拍摄出全息光栅；3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值，进行不确定度计算。

误差分析并作实验小结。

三、实验的基本物理原理：1、光栅产生的原理：光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。

它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。

光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。

单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。

谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。

光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果（如图1）。

图12、测量光栅常数的方法：用测量显微镜测量；用分光计，根据光栅方程d·sin =k 来测量；用衍射法测量。

激光通过光栅衍射，在较远的屏上，测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L，则光栅常数d= L/△x。

四、实验的具体方案及比较1、洛埃镜改进法：基本物理原理：洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉，如原始光束是平行光，则可增加一全反镜，同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉，从而制作全息光栅（如图2）。

优点：这种方法省去了制造双缝的步骤。

缺点：光源必须十分靠近平面镜。

图22、杨氏双缝干涉法：λ，其中：λ为波长，L为双缝到屏（全息干版）的距离，x∆为=L∆xd双缝间距，d为光栅常数。

优点：使用激光光源相干条件很容易满足。

缺点：所需的实验仪器较复杂，不易得到。

3、马赫—曾德干涉仪法：基本物理原理：只要调节光路中的一面分光镜的方位角，就可以改变透射光和反射光的夹角，从而改变干涉条纹的间距。

优点：这种方法对光路的精确度要求不高，实验效果不错，易于学生操作。

北京交通大学大学物理实验设计性实验实验题目全息光栅的制作学院班级学号姓名首次实验时间指导老师签字_______________全息光栅的制作一实验任务设计制作全息光栅并测出其光栅常数（要求所制作的光栅不少于100条/毫米）二实验要求1.设计三种以上制作全息光栅的方法并进行比较（应包括马赫-曾德干涉法）；2.设计制作全息光栅的完整步骤（包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项），拍摄出全息光栅；3.给出所制作的全息光栅的光栅常数值，计算不确定度、进行误差分析并做实验小结。

三实验基本原理1.全息光栅全息光学元件是指基于光的衍射和干涉原理，采用全息方法制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转、光束扫描等功能的元件。

光全息技术主要利用光相干迭加原理，简单讲就是通过对复数项（时间项）的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。

常用的全息光学元件包括全息透镜、全息光栅和全息空间滤波器等。

其中全息光栅就是利用全息照相技术制作的光栅，在科研、教学以及产品开发等领域有着十分广泛用途。

一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层，由激光器发生两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，光敏物质被感光，然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像，所制得为透射式衍射光栅。

如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜，可制成反射式衍射光栅。

作为光谱分光元件，全息光栅与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、价格便宜等；全息光栅已广泛应用于各种光栅光谱仪中。

作为光束分束器件，全息光栅在集成光学和光学通信中用作光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等；在光信息处理中，可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。

2. 光栅条纹光栅，也称衍射光栅，是基于多缝衍射原理的重要光学元件。

光栅是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面玻璃或金属片，其狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。

真彩色动态全息图制作的新方法甘亮勤;杨上供;杜旭日;曾胜财【摘要】提出了一种用计算机制作真彩色动态全息图的新方法.获取物体动作的颜色和三维坐标信息,用计算机模拟物光波;基于计算全息的原理和全息图的物像关系,设计分色全息图和体视对的计算参数,算出含体视对的分色菲涅耳全息图;将三分色菲涅耳全息图光学再现,使所有体视对再现像能在某一位置重合;光学方法记录各动作的重合像,制得彩虹全息图.白光下,通过移动双眼位置,能见真彩色动态效果.此方法避免了繁杂的光路,得到了高质量的分色全息图,并解决了再现像难于重合的问题.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)003【总页数】4页(P339-342)【关键词】真彩色;分色全息图;动态全息;计算全息;重合像【作者】甘亮勤;杨上供;杜旭日;曾胜财【作者单位】厦门理工学院数理系,福建,厦门,361024;厦门理工学院数理系,福建,厦门,361024;厦门理工学院数理系,福建,厦门,361024;赣南师范学院设备管理处,江西,赣州,341000【正文语种】中文【中图分类】O4381 引言再现像随人眼移动或全息片移动而看起来在运动变化的全息图叫动态全息图[1]。

光学真彩色动态全息图的制作是目前全息术上的一大难题:一是真彩色动态全息图制作过程中会引入大量的噪声,清晰度差;此外是要实现真彩色像很困难[2-4]。

造成这些问题的主要原因有:光学拍摄过程中全息图的记录次数多,记录过程复杂,分色全息图放置时前后遮挡,且所有再现像不能很好重合所造成的[5]。

在分析全息图物像关系的基础上,运用计算全息术的灵活性,不仅可以避免繁琐的制作过程,而且能大大提高全息图彩色和动态的质量。

2 含体视对分色菲涅耳全息图 H1r,H1g,H1b的制作2.1 分色菲涅耳全息图参数的设置彩色全息图是通过光栅衍射色光的相加显示彩色的,因此表示一幅彩色的全息图,需用三幅分色全息图,将其衍射像叠加,记录重合像制作彩虹全息图。

光学全息实验报告实验目的通过进行光学全息实验，了解全息成像的原理和应用，并掌握全息光栅的制备和观察方法。

实验原理全息成像是利用光的干涉原理，通过记录物体的全部信息的方法，实现三维图像的重建。

全息成像相比于传统的平面成像具有更好的真实感和立体感。

光学全息实验主要包括两个步骤：全息光栅的制备和全息图像的观察。

全息光栅的制备1.准备光敏材料：将光敏材料涂覆在平整的玻璃片上，待其干燥。

2.制备物体和参考光：选择一个具有强反射或透射特性的物体，作为全息光栅的被记录物体。

同时，准备一束平行光线作为参考光。

3.曝光：将被记录物体和参考光同时照射在光敏材料上，使其发生干涉。

4.开发：将经过曝光后的光敏材料进行开发处理，使得干涉条纹被固定在材料中。

全息图像的观察1.准备光源：选取适当的光源，如白光源或激光光源。

2.照射全息光栅：将光源照射到制备好的全息光栅上。

3.观察光栅的衍射图样：调整观察角度，观察衍射图样的变化。

可以观察到被记录物体的三维图像。

实验步骤1.准备实验所需材料和设备。

2.制备光敏材料：将光敏材料均匀涂布在玻璃片上，使其干燥。

3.准备被记录物体和参考光：选择一个具有明显反射或透射特性的物体，放置在光敏材料的一侧。

同时，准备一束平行光线作为参考光，照射在光敏材料的另一侧。

4.曝光：将被记录物体和参考光同时照射在光敏材料上，保持适当的曝光时间。

5.开发：将经过曝光的光敏材料进行开发处理，使干涉条纹固定在材料中。

6.准备观察光源：选择适当的光源，如白光源或激光光源。

7.照射全息光栅：将光源照射到制备好的全息光栅上。

8.调整观察角度：通过调整观察角度，观察衍射图样的变化。

可以观察到被记录物体的三维图像。

实验结果与分析经过实验观察，我们得到了全息光栅的衍射图样。

通过调整观察角度，我们可以看到被记录物体的立体图像。

全息光栅具有更好的真实感和立体感，相比于传统的平面成像方法，可以更好地还原物体的三维形态。

实验总结通过本次实验，我们深入了解了光学全息成像的原理和应用。

全息光栅的制作一．【实验目的】1、了解全息光栅的原理；2、复习用马赫-曾德干涉仪搭光路并拍照；3、学习对全息光栅的后处理。

二.【主要仪器及设备】1.光学防震平台一个，支架、支杆及底座若干，旋转平台一个，带三维调节架及φ15 ~25μm针孔的针孔滤波器组合两套。

2.扩束透镜（20~40 倍显微物镜）两个，已知焦距的透镜一个，反射镜若干，分束器一个，光束衰减器两套。

3. 20mW He-Ne 激光器一台。

4.天津I 型全息干板，显影、定影设备和材料。

5.电子快门和曝光定时器一套。

三.【实验原理】全息光栅的制作原理是：两束具有特定波面形状的光束干涉，在记录平面上形成亮暗相间的干涉条纹，用全息记录介质记录干涉条纹，经处理得到全息光栅。

采用不同的波面形状可得到不同用途的全息光栅，采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅（如正余弦光栅、矩形光栅、平面光栅和体光栅）。

当参考光波和物光波都是点光源且与全息干板对称放置时可以在干板上形成平行直条纹图形，这便是全息光栅。

采用线性曝光可以得到正弦振幅型全息光栅。

从光的波动性出发，以光自身的干涉进行成像，并且利用全息照相的办法成像制作全息光栅。

有多种光路可以制作全息光栅。

其共同特点是①将入射细光束分束后形成两个点光源，经准直后形成两束平面波；②采用对称光路，可方便地得到等光程。

我们常采用马赫-曾德干涉仪光路。

（一）马赫-曾德干涉仪法（1）光栅制作原理与光栅频率的控制用全息方法制作光栅, 实际上就是拍摄一张相干的两束平行光波产生的干涉条纹的照相底片, 如图1所示,当波长为λ的两束平行光以夹角θ交迭时, 在其干涉场中放置一块全息干版H , 经曝光、显影、定影、漂白等处理, 就得到一块全息光栅。

相邻干涉条纹之间的距离即为光栅的空间周期d(实验中常称为光栅常数) 。

图1相干光干涉形成光栅的示意图图2 全息光栅制作实验光路图马赫-曾德干涉仪光路测全息光栅。

一、实验目的1. 了解全息光栅的制作原理和过程；2. 掌握全息光栅的拍摄和冲洗技术；3. 测量全息光栅的光栅常数，分析误差；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理全息光栅是一种利用光的衍射和干涉原理制作的光学元件。

当单色平行光通过全息光栅时，会发生衍射和干涉，形成一系列明暗相间的条纹，这些条纹称为光栅条纹。

光栅条纹的位置与光的波长有关，不同波长的光在光栅上形成的光栅条纹位置不同，从而实现光的色散。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：全息干板、激光器、白屏、分光计、显微镜、照相机、显影液、定影液等；2. 实验材料：全息干板、激光光源、白屏、显影液、定影液等。

四、实验步骤1. 拍摄全息光栅（1）将全息干板放置在白屏上，调整激光器，使激光束垂直照射到全息干板上；（2）将白屏放置在激光束的对面，调整白屏与全息干板之间的距离，使激光束在白屏上形成清晰的光点；（3）打开激光器，曝光全息干板，曝光时间约为10秒；（4）关闭激光器，将全息干板放入显影液中显影，显影时间约为1分钟；（5）取出全息干板，放入定影液中定影，定影时间约为5分钟。

2. 冲洗全息干板（1）将显影后的全息干板放入清水中漂洗，去除显影液；（2）将漂洗后的全息干板放入定影液中定影，定影时间约为5分钟；（3）取出全息干板，放入清水中漂洗，去除定影液；（4）将漂洗后的全息干板晾干。

3. 测量光栅常数（1）将制作好的全息光栅放置在显微镜下，调整显微镜的焦距，使光栅条纹清晰可见；（2）使用分光计测量光栅条纹的间距，根据光栅方程d·sin k = m·λ，计算出光栅常数d。

五、实验结果与分析1. 光栅常数测量结果：d = 5.6μm；2. 误差分析：实验过程中，由于仪器精度和操作误差，光栅常数测量值存在一定的误差。

通过多次测量，取平均值，可以减小误差。

六、实验总结1. 全息光栅的制作原理和过程较为简单，但需要注意曝光时间、显影时间和定影时间的控制；2. 光栅常数的测量需要使用分光计和显微镜，操作过程中要确保仪器精度和操作规范；3. 通过本次实验，掌握了全息光栅的制作和测量方法，提高了实验操作能力和数据分析能力。