●  原理


光波是一种电磁波,它在传播中带有振幅和相位的信息。普通照相是用感光材料(如照相底片)作记录介质,用透镜成象系统(如照相机)使物体在感光材料上成象。它所记录的只是来自物体的光波的强度分布图象,即振幅的信息,而不包括相位的信息。因此普通照相只能摄取二维(平面)图象。为要同时记录光波的振幅和相位的信息,可借助于一束相干的参考光,利用物光和参考光的光程差,以确定两束光波之间的相位差。因此借助参考光,便可记录来自物体的光波的振幅和相位的信息。




●  全息照相记录过程


在典型的离轴型全息照相的光路布局中,由激光器发出的光束被分光镜B分成两束光,一束经反射镜M反射后直接投射于全息底片H(―种高分辨率的感光材料),称为参考光;另一束则照射物体,从物体反射(或透射)的光,称为物光。物光和参考光在全息底片上相互干涉的结果,构成一幅非常复杂而又精细的干涉条纹图,这些干涉条纹以其反差和位置的变化,记录了物光的振幅和相位的信息。全息底片经过常规的显影和定影处理之后,就成为全息图。全息图的外观和原物体的外形似乎毫无联系,但它却以光学编码的形式记录下物光的全部信息。




● 拍摄要求



为了拍出一张满意的全息照片,拍摄系统必须具备以下要求:


⑴ 光源必须是相干光源:通过前面分析知道,全息照相是根据光的干涉原理,所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现,为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性,实验中采用He-Ne激光器,用其拍摄较小的漫散物体,可获得良好的全息图。


⑵ 全息照相系统要具有稳定性:由于全息底片上记录的是干涉条纹,而且是又细又密的干涉条纹,所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊,甚至使干涉条纹无法记录。比如,拍摄过程中若底片位移一个微米,则条纹就分辨不清,为此,要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。另外,气流通过光路,声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此,在曝光时应该禁止大声喧哗,不能随意走动,保证整个实验室绝对安静。我们的经验是,各组都调好光路后,同学们离开实验台,稳定一分钟后,再在同一时间内曝光,得到较好的效果。


⑶ 物光与参考光应满足:物光和参考光的光程差应尽量小,两束光的光程相等最好,最多不能超过2cm,调光路时用细绳量好;两束光之间的夹角要在30°~60°之间,最好在45°左右,因为夹角小,干涉条纹就稀,这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低;两束光的光强比要适当,一般要求在1∶1~1∶10之间都可以,光强比用硅光电池测出。


⑷ 使用高分辨率的全息底片:因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹,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银化物的颗粒较粗,每毫米只能记录50~100个条纹,天津感光胶片厂生产的I型全息干板,其分辨率可达每毫米3000条,能满足全息照相的要求。


⑸ 全息照片的冲洗过程:冲洗过程也是很关键的。我们按照配方要求配药,配出显影液、停影液、定影液和漂白液。上述几种药方都要求用蒸馏水配制,但实验证明,用纯净的自来水配制,也获得成功。冲洗过程要在暗室进行,药液千万不能见光,保持在室温20℃在右进行冲洗,配制一次药液保管得当可使用一个月左右。