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全息光栅的制作
一
.【实验目的】
1、了解全息光栅的原理;
2、复习用马赫-曾德干涉仪搭光路并拍照;
3、学习对全息光栅的后处理。
二.
【主要仪器及设备】
1.
光学防震平台一个,支架、支杆及底座若干,旋转平台一个,带三维调节架及φ15
~25μm针孔的针孔滤波器组合两套。
2.
扩束透镜(20~40 倍显微物镜)两个,已知焦距的透镜一个,反射镜若干,分束器
一个,光束衰减器两套。
3.
20mW He-Ne 激光器一台。
4.
天津 I 型全息干板,显影、定影设备和材料。
5.
电子快门和曝光定时器一套。
三. 【实验原理】
全息光栅的制作原理是:两束具有特定波面形状的光束干涉,在记录平面上形成亮暗相间的干
涉条纹,用全息记录介质记录干涉条纹,经处理得到全息光栅。采用不同的波面形状可得到不同用途的全
息光栅,采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅(如正余弦光栅、矩
形光栅、平面光栅和体光栅)。
当参考光波和物光波都是点光源且与全息干板对称放置时可以在干板上形成平行直条
纹图形,这便是全息光栅。采用线性曝光可以得到正弦振幅型全息光栅。从光的波动性出发,以光自身的干涉进行成像,
并且利用全息照相的办法成像制作全息光栅。有多种光路可以制作全息光栅。其共同特点是①将入射细光束分束后形成两
个点光源,经准直后形成两束平面波; ②采用对称光路,可方便地得到等光程。我们常采用马赫-曾德干涉仪光路。
(一)
马赫-曾德干涉仪法
(1)光栅制作原理与光栅频率的控制
用全息方法制作光栅, 实际上就是拍摄一张相干的两束平行光波产生的干涉条纹的照相底片, 如图
1
所示,当波
长为
λ
的两束平行光以夹角
θ
交迭时
,
在其干涉场中放置一块全息干版H , 经曝光、显影、定影、漂白等处理, 就得到
一块全息光栅。相邻干涉条纹之间的距离即为光栅的空间周期
d
(实验中常称为光栅常数) 。
图
1
相干光干涉形成光栅的示意图