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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μO I l l ±= (6-1) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±=R C O O I l x x ααμcos cos 1 (6-2) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛±=R C O O I l y y ββμcos cos 1 （6-3)(图6-1)用白光再现彩虹全息图式中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为再现光的两个方位角，I α，I β为再现像光束的三个方位角。
全息原版制作的原理与工艺彩虹全息概述从商品包装的角度考虑，包装防伪标识不仅应该具有较强的防伪功能，而且更重要的是当在包装上使用了防伪标识后，标识不仅不破坏原来包装图案的整体协调感和装潢效果，而且应该增强原包装的装潢促销功能。
目前常用的全息防伪标识主要采用彩虹全息图。
所以本书重点介绍彩虹全息图的制作工艺。
彩虹全息是用激光记录的全息图，用白光再现单色或彩色像的一种全息技术，从再现像与原物色彩之间的异同，彩虹全息又可分为假彩色彩虹全息和真彩色彩虹全息两类。
彩色彩虹全息的基本特点是在记录系统中适当位置加入一个狭缝，其作用为限制了再现光波,以降低图像的色模糊，从而实现白光再现单色或彩色像。
彩虹全息首先由本顿受到全息图的碎片能再现物体完整像的启发，在1969年以二步记录全息（二步彩虹全息）的方式提出的。
二步彩虹全息先记录一张离轴菲涅耳全息图（称主全息或掩膜），如图1（a）所示。
用记录主全息时的逆参考方向的共轭光照明主全息图，使其再现孪生实像，靠近主全息放一个宽为a的水平狭缝S，以限制衍射光束即以狭光束构成孪生实像，如图1（b）所示。
这样记录的全息图即为二步彩虹全息。
用再现白光照明这彩虹全息时，物体和狭缝的再现像将激光记录时，再现像束中红、绿、蓝（R、G、B）三种颜色波长光的再现像和狭缝像处在不同的位置，这样，在不同波长狭缝像的位置即看到不同颜色的像，这就是能用白光照明全息图再现单色像的原因。
如果人眼沿z轴移动，使几种颜色的光进入眼睛，就会观察到像的颜色像雨后天空中的彩虹一样，这就是彩虹全息命名的由来。
因为本顿提出的二步彩虹全息要记录二次全息图，手续较繁，易产生噪声，且不能对再现像的颜色的观察方位作设定。
所以，后来发展了一步彩虹全息、加场镜的一步彩虹、像散二步和一步彩虹、无狭缝彩虹、无透镜彩虹、条形散射屏综合狭缝彩虹、编码二步彩虹和零光程差彩虹全息等多种彩虹全息技术。
考虑到商品包装对防伪标识应具备能用专色表示品牌特色的功能，能通过景特色彩的设计，景特纵深感强、装潢效果好和色彩鲜艳多变引人注目等要求，本书仅介绍具有色彩编码功能的彩虹全息的制作工艺。
第1篇实验名称：彩虹现象实验实验日期：2023年X月X日实验地点：XX实验室实验指导教师：XXX实验参与人员：XXX一、实验目的1. 了解彩虹的形成原理和条件。
2. 观察和记录彩虹现象，分析其特征。
3. 通过实验验证光的折射、反射和色散现象。
二、实验原理彩虹是由太阳光通过大气中的水滴折射、反射和色散而形成的自然现象。
当太阳光照射到水滴上时，光线会发生折射，进入水滴内部。
在水滴内部，光线会反射多次，并随着水滴的旋转不断改变方向。
由于不同颜色的光具有不同的波长，因此在折射和反射过程中会发生色散现象，形成七彩的光带。
三、实验器材1. 水族箱或大口瓶2. 水枪或喷水壶3. 水滴收集器4. 激光笔5. 纸板6. 摄像头7. 记录本8. 笔四、实验步骤1. 将水族箱或大口瓶装满清水，并放置在阳光下。
2. 使用水枪或喷水壶向空中喷水，形成水雾。
3. 观察水雾中是否出现彩虹现象。
4. 使用激光笔照射水雾，观察是否出现彩虹现象。
5. 记录实验现象，并拍摄相关照片或视频。
6. 分析实验结果，总结彩虹形成的原因。
五、实验现象1. 在阳光照射下，向空中喷水形成水雾时，水雾中出现了彩虹现象。
2. 使用激光笔照射水雾时，水雾中出现了类似彩虹的光带。
六、实验结果分析1. 实验结果表明，在阳光照射下，水滴会发生折射、反射和色散现象，从而形成彩虹。
2. 激光笔照射水雾时，由于激光具有单色性，因此在水雾中形成的光带颜色更为明显，类似于彩虹。
七、实验结论1. 彩虹现象是由太阳光通过大气中的水滴折射、反射和色散而形成的。
2. 光的折射、反射和色散现象是彩虹形成的主要原因。
3. 实验验证了光的色散现象，并揭示了彩虹的形成原理。
八、实验注意事项1. 实验过程中，注意观察水雾中彩虹的形成和变化。
2. 使用激光笔照射水雾时，注意安全，避免激光直射眼睛。
3. 实验结束后，清理实验器材，保持实验室整洁。
九、实验心得体会通过本次实验，我对彩虹现象有了更深入的了解，掌握了光的折射、反射和色散原理。
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1295．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。
彩虹全息图的迷彩加密法随着彩虹全息术的普及和提高，对于一些容易辨识的简单图象的全息图进行伪造和复制已不是太难的事。
为此我们提出了一种种对物体图象的彩虹全息图进行迷彩加密的新方法。
其基本过程是：将物体图象进行分割，对记录时的参考光方向和狭缝位置同时进行编码，使再现条件受记录条件的严格限制。
因此，除记录者外，对于不熟悉记录条件的伪造者来说，解密和复制是相当困难的。
一、迷彩加密法原理1、迷彩加密法迷彩图是由某种颜色的斑点组合的信息图象和大量其他颜色的伪装噪声斑点混叠的彩色图。
若整个信息图象各部分的颜色不能同时全部恢复，要识别信息图象的内容是不可能的。
因此，在制作全息图的过程中，我们要先将信息图象和用于伪装的噪声图形分别分割成几部分，然后将每一部分分别以不同方向的参考光和不同位置的狭缝记录在同一张干板上。
这样，在如图1所示的通常再现条件下，在不同的观察方向只能得到一些杂乱无章的彩色斑点，而得不到完整可辨的加密后的信息图象。
这就是迷彩加密法。
2、理论分析运用单波长光源记录彩虹全息图时，可再现出寞彩色的全息象。
方法之一是在如图2所示的一步彩虹全息图的记录光路中，固定狭缝位置，改变参考光的入射角而得到所需要的再现颜色，或者相反，固定参考光的入射角，改变狭缝位置。
在此方法中，当用波长为λ0的激光源记录时，为了用白光照明时再现出波长分别为λ1和λ2的两种颜色，在记录过程中，狭缝在平行于记录干板平面上的两位置之间的距离Δ1和参考光束相对于物光束的入射角θO之间满足如下关系式：式中Δλ=λ1-λ2，D表示成象透镜和记录干板之间的距离(如图3所示)。
由方程武(1)可得：由式(2)可知，对确定的λ1和D，要得到满足(2)武的波长为λ2的颜色的λ1和D有很多组解，这就是说λ1、λ2和D，以不同的λ1值代入(2)式，可以得到与之相应的不同的θ角。
根据这个原理，我们将物体图象的某种颜色的信息分割成几部分，对每一部分用对应于局一波长λ2韵不同组解θ和Δl的参考光稻狭缝记录，但对于背景噪声的不同部分，出产生不同于λ2的再现波长光所对应的解θ和Δl记录。
包装信息防伪印刷技术(三)3、激光全息防伪技术。
目前常用的是激光彩虹模压全息图文防伪技术，它是应用激光彩虹全息图制版技术和模压复制技术，在产品上制作的一种可视的图文或信息。
第一个全息标识用手威士忌酒，以后这种标识风靡世界并逐渐用于各种票证、信用卡上。
我国在80年代引进，目前已广泛应用于各种名牌商品上，是各种防伪技术中使用最多的一种。
彩虹全息图像是以普通全息图像作为拍摄的物体，经一系列程序处理后制成的彩虹全息照片。
如用光致抗蚀刻剂的感光片代替普通照片拍摄的全息图，经曝光处理后，即得一张浮雕型位相全息图，即制作彩虹全息图的母版。
母版表面充满了凹凸不平的干涉条纹，其精细度可达每毫米千余条。
这些浮雕状的条纹载录了被拍物体的光波强度与位相信息，实现了全息记录。
然后用真空镀膜或化学电镀方法，在母版表面镀上一层很薄有金属膜，再电镀上适当厚度的镍或其它金属，做成一块机构性能良好的模压金属板。
将此板装在压印机上，热压聚酯类塑料薄膜，把浮雕型全息图压印在薄膜上，最后在薄膜上再真空蒸镀一层铝膜，以提高膜的反射率。
在铝膜上盖镀或涂布保护层后，便制成全息图片。
此即不透明的激光模压全息防伪图。
这种全息图可用白光观察。
白光中的每一种波长的光都会被图片上的干涉条纹所衍射，因有不同的衍射角，故在不同的角度观看时，有不同颜色的再现图像。
由于全息图中的角块组合是随机编码的，即使同一设备也难制出完全相同的全息母版，故彩虹全息图像已广泛用于制作防伪标识。
也可将全息图直接转印到纸品上，现已广泛应用于票证、商标及信用卡。
激光模压全息防伪标识的颜色有单一彩虹、多种彩虹色、真彩色及黑白（消色）4种，其图像有二维、三维、多重与动态成像。
根据激光模压全息防伪标识全息图成像技术的不同可将其分为经典、脉冲三维激光模压全息防伪标识以及合成模压、多重图像激光模压、动态模压、动态光栅模压、隐形全息模压、防伪油墨加密激光模压等全息防伪标识。
（1）透视型全息薄膜。
英国科 学家 丹 尼斯 ·盖 伯 ( D e nn i s Gabo r ) 在1948年为提 高 电 子 显 微 镜 分 辨 率 发 明 了 全 息 术 ( H o l o grap h y ) 。
后来在六十年代随着激光的出现 , 全息术得到了蓬勃的发展 ,并在信息处理 、全息干 涉计量 、全息显示 、全息光学元件等领域得到广泛 的应用 ,尤其是利用激光记录 、白光再现的全息显 示技术在全息防伪商标 、商业广告 、贺卡 、装饰材料 等领域的应用日益受到人们的普遍重视 。
利用激 光记录 、白光再现的全息术主要分为反射全息 、像全息 、彩虹全息及合成全息 ,它们在白光的照射下 , 均可以显示出栩栩如生 、色彩鲜艳的图像 ,但它们 的制作方法和再现原理是不同的 ,下面以像全息和 彩虹全息为例进行比较分析 。
2. 两种全息术的比较 2. 1. 制作方法像全息 :物体靠近记录介质 ,或利用成像系统现的实像靠近记录介质 ,都可以得到像全息图 。
它有两种记录光路 ,一种是透镜成像 ,采用透镜成像 方式产生像光波 (如图 1 ) 。
图 1 光学系统成像产生像光波另一种是利用全息图的再现像作为像光波 ,先 对物体记录一张菲涅耳全息图 ,然后用参考光波的 共轭光波照明全息图 ,再现物体的实像 ,实像的光 波与制作像全息时的参考光波叠加 ,得到像全息图 (如图 2 ) 。
这种方法包括二次全息记录和一次再 现的过程 。
泡长时间过热工作会使灯泡的寿命大大缩短 ,甚至 灯泡炸裂 ,机器工作时不要有物体挡住通风口 。
目 前的多晶硅 LCD 板还是比较怕高温 ,因此较新型 号机型在 LC D 板附近都装有温度传感器 ,当进风 口及滤尘网被堵塞 ,气流不畅时 ,投影机内温度会 迅速升高 ,这时温度 传感 器 会报 警并 切 断灯 源电 路 。
所以 ,保持进风口的畅通 ,及时清洁过滤网十 分必要 。
4. 结论投影机作为现代多媒体教学中的主要设备 ,设 备本身及配件造价都比较昂贵 ,正确 、充分 、有效的使用能够保证教学的顺利进行和减少不必要的开 支 。
