 |
Описание лабораторной установки.
|
|
|
|
Отчет по лабораторной работе
ИССЛЕДОВАНИЕ ГОЛОГРАММ
ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ОБЪЕКТОВ
Выполнили: Гилев М.
Ермаков С.
Суербаева Н.
Преподаватель: Смирнов Е.А.
Санкт-Петербург,
Г.
Цель работы: ознакомление с методами получения плоских голограмм простейших объектов и с факторами, влияющими на информационную емкость голограммы.
Основные положения.
Голограмма - это интерференционная картина, возникающая при сложении двух когерентных волн: опорной с известным распределением фаз (как правило, плоской) и предметной, отраженной или прошедшей через исследуемый объект. Плотность мощности излучения I в каждой точке плоскости регистрации голограммы пропорциональна квадрату напряженности Е с суммарного электрического поля и равна
I = АE c2 = А (E 12 + 2 E 1 E 2 cos Dj + E 22),
где А –размерный множитель; Dj - разность фаз двух волн (Е 1 и E 2) в данной точке.
По ходу лучей схемы записи голограмм можно разделить на однолучевые (рис.5.I, а) и двухлучевые (рис. 5.I, б).
а б
Рис.1. Схемы записи голограмм: а – однолучевая; б - двухлучевая
Простейшим объектом, от которого можно получить голограмму, является точечный объект. При облучении плоской волной малого круглого объекта (точки), находящейся на расстоянии l oт экрана, возникнет дифракционная картина, представляющая собой набор чередующихся темных и светлых концентрических колец ("колец Френеля"), расстояние между которыми D rk уменьшается по мере роста радиуса кольца rk (рис. 5.2).
D rk = l [ 1 + (l / rk)2]1/2.
Рис.2. Дифракционная картина точки: а – поле излучения;
б – распределение плотности мощности
в плоскости регистрации
При замене точечного объекта тонкой проволокой распределение плотности мощности дифрагированной волны в плоскости регистрации будет иметь вид симметричной относительно вертикальной оси системы чередующихся темных и светлых полос. В результате взаимодействия плоской опорной волны с волной, продифрагировавшей на тонком протяженном объекте, голограмма имеет вид обычной дифракционной картины or щели или проволоки, пространственно промодулированной более плотной системой темных и светлых полос.
|
|
|
При интерференции двух плоских волн, имевших начальный сдвиг фаз, равный нулю, и распространяющихся под некоторым углом a, в плоскости регистрации возникает периодическое изменение плотности мощности суммарного потока (рис.5.3). При этом период получавшихся темных и светлых полос d будет:
d = l / sin a.
Наклон системы полос на голограмме (экране) определяется пространственной ориентацией плоскостей падения двух волн. Если оси волн лежат в горизонтальной плоскости система полос будет вертикальной и наоборот.
Описание лабораторной установки.
Лабораторная установка состоит из массивной опорной плиты, на которой укреплен лазер, система подвижных З3, З4 и неподвижных З1, З2, З5 зеркал и экран для наблюдения голограмм - Э (рис. 5.4).
Рис.3. Оптическая схема голографической установки
Неподвижные зеркала служат для уменьшения габаритов установки, зеркало 33 позволяем регулировать угол "встречи" лучей a = а / l. С по-мощью зеркала 34 производится сведение предметного и опорного луча. Разделение пучков на предметный (сплошная линия) и опорный (пунктир) осуществляется полупрозрачным зеркалом З1.
Так как исследование голограмм производится в незащищенном от пыли помещении, то на объективе всегда имеется какое-то количество пылинок. Т.е. голограмма наблюдается на фоне "колец Френеля" и других дифракционных погрешностей, возникающих при прохождении лазерного пучка через объектив.
|
|
|
|
|
|
