激光全息照相实验的改进方法研究潘云淤PANYun曰蔡慧妍于CAIHui-yan(淤南京航空航天大学金城学院实验中心，南京211156；于南京林业大学材料科学与工程学院，南京210037)(淤ExperimentCenterofJinchengCollege,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing211156,China；于CollegeofMaterialsScieneeandEngineering,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)摘要：目前大学物理实验中的激光全息照相实验还在使用全息干板来记录全息图。针对全息干板具有消耗大，曝光时间长，稳定性差，需要化学湿处理，不易保存等缺点，木文提出了釆用数字全息技术来进行改进，即利用CCD来代替全息干板作为记录介质，并通过计算机存储、数字图像处理、算法再现等手段来实现被拍摄物体三维形貌的数字全息再现。实验结果表明，数字全息技术很好地改善了普通干板全息照相的不足，实验过程快捷方便，实验结果清晰生动，能够实现量化测量。Abstract院Atpresent,hologramsarestillrecordedbytheholographicplateinholographyexperimentofthecollegephysicsexperiment.Buttheholographicplatehassomedisadvantages,suchascostingalot,longexposuretime,poorstability,needingchemicalwetprocessing,andnoteasytosaveandsoon.Tosolvetheseproblems,thedigitalholographytechnologyisproposedtoimprovetheholographyexperiment.ThistechnologyisusingCCDtoreplacetheholographicplateasarecordingmedium,andthroughthecomputerstorage,digitalimageprocessing,reconstructionalgorithmandothermeanstoachievethedigitalholographicreconstruction.Theresultsshowthat,thedigitalholographyiswelldone,theprocessisfastandconvenient,andthereconstructionimageisclearandvivid.What'smore,thequantitativemeasurementcanberealized.关键词：大学物理实验；全息照相；数字全息；干涉测量Keywords院collegephysicsexperiment；holographyphoto；digitalholography；interferometry中图分类号院0438文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)29-0206-030引言早在1948年,为了消除电子显微镜的像差，英国科学家丹尼斯·伽伯(DennisGabor)⑴在布拉格(Bragg)和泽尼克(Zernike)工作的基础上提出了全息技术⑵的基本原理，并因此获得了1971年的诺贝尔物理学奖。但是由于受光源的限制(全息技术要求光源有很好的时间相干性和空间相干性)，在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，直到20世纪60年代激光器的发明为全息技术提供了理想的相干光源，全息技术才得到了迅速地发展。该技术的基本原理是利用光的干涉特性将被拍摄物体的三维形貌转换为明暗相间的干涉条纹光场并记录下来，然后利用光对该光场即全息图进行衍射，就能精确再现出被拍摄物体的三维形貌。现如今，激光全息技术已经广泛应用于信号记录、三维形貌测量［3］、计算机存储、生物医学和军事技术等领域。激光全息照相实验⑷是面向所有理工科人学生的必修实验，该实验能够更加形象的让学生认识到光的波动特性。目前大学物理实验室中通常用全息干板来记录全息图，然后再通过定影、显影等湿化学手段来得到全息图，最后白光再现出被拍摄物体的三维图像。利用全息干板作为记录介质的优点是：其尺寸可以制作较大，很高的空间分辨率，记录的全息图分辨率很高，光强动态响应范围大，且能在比较大的角度尽可能地记录到物光的高频分量，因此能够记录较大的物体，其至能够进行多重记录，信息容量很人。但其缺陷也是显而易见的：淤全息干板是消耗品且不易保存，价格也比较贵；于全息干板记录吋需要长吋间曝光,因此震动等外界干扰因素对全息条纹的记录影响较大；盂记录好的全息干板还必须经过一系列的定影、显影等化学湿处理才能得到全息底片，口底片不易长时间保存。针对上述全息干板所带来的不足，本文提出了采用数字全息技术［5,6］的方法来改进目前实验室中传统的干板全息照相实验。数字全息技术是利用CCD来代替实验室中传统的全息干板来作为记录介质，然后通过计算机直接读取全息图，完全解决了上述用全息干板作为记录介质所存在的缺陷，同时数字全息...