36 实验7 激光全息照相 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.学习并掌握全息照相的基本实验技术。 【实验原理】 英国物理学家伽柏(D.Gabor)在1947 年,并非从三维成像(three dimensional imaging)的目的出发,而是为了提高电子显微镜(electron microscope)的分辨率,发明了全息术(holography)。他提出用物体衍射的电子波制作全息图(hologram),然后用可见光(visible light)照明全息图来得到放大的物体像。由于省去了电子显微镜物镜(objective),这种无透镜两步成像过程可期望获得更高的分辨率(resolution),伽柏用可见光验证了这一原理。 全息术的思想渊源来自波动光学(wave optics),全息术的发展,不仅有赖于激光(laser)的出现,还有赖于其它方面的贡献。伽柏曾经说过:“在进行这项研究时,我站在两个伟大的物理学家的肩膀上,他们是布喇格(W.L.Bragg)和采尼克(F.Zernike)。”这就是说,伽柏全息思想的萌生受到他们的启发。在发明全息术的前几年,伽柏看过布喇格的“X 射线显微镜(X-ray microscope)”(布喇格采用两次衍射使晶格的像重现),并注意到如若采用布喇格的方法还不足 以 记 录 傅 里 叶 变 换 的全部 信 息。为了解决 相位 记录 的问 题 ,伽柏想到了采尼克在研究透镜像差 (lens aberration)时使用过的“相干 背 景 ”,即 用“相干 背 景 ”作为参 考 波(reference wave),那 么 参 考 波与 衍射波(diffraction wave)(物波(object wave))相互 干 涉 ,用照相底 片 记 录 干 涉 图样 (interference pattern),便得到包 含 相位 (phase)信 息在内 的干 涉 图样 ,此 即 全息图。在全息图上,两个波相位 相同 处 产 生极 大,相反 处 产 生极 小 ,当 用参 考 光照明全息图时可重建 物波波前(wave front)。由于前人 未 掌握波前重建 ,故 直 到1947 年全息术的思想才 在伽柏的脑 子里 萌生。在最 初的实验里 ,由于所 用的光源(light source)很 弱 、 且 相干 长 度 (coherent length)小 ,必须 把 每 一实验器 件 都 布置 在同 一轴 线上(称 之 为同 轴 全息实验),这样 不可避 免 的受到孪生像(共 轭 像(conjugate images))的干 扰 ,使再 现的图象 不大理想,尽 管 如此 ,伽柏的实验首 次实现了全息记 录 和重建 波...