北航研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告全息照相與全息干涉法實(shí)驗(yàn)的誤差分析與改進(jìn)方法(完整版)
【正文】 物光的干涉條紋，而這些條紋非常細(xì)，在曝光過(guò)程中，極小的振動(dòng)和位移都會(huì)引起干涉條紋的模糊不清，甚至使干涉條紋完全不能記錄下來(lái)。c) 將感光板放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%的異丙醇溶液中脫水，直至感光板呈現(xiàn)紅色或黃綠色。由圖5知，梁上某點(diǎn)A，變形后到達(dá)點(diǎn)，位移方向垂直于梁表面，位移量為，兩點(diǎn)發(fā)出的光波之間的光程差為：（7）圖 4圖 5根據(jù)干涉原理，明紋與暗紋處的位移量分別為：（明紋）（8）（暗紋）（9）將式（8）與式（6）聯(lián)立，變形可得彈性模量的表達(dá)式：（10）式中,b為梁的寬度，h為梁的厚度，所以：明紋處：（11）暗紋處：（12） 本實(shí)驗(yàn)中與近似為零，因此只需要測(cè)出b、h、以及某一明紋（或暗紋）沿著梁軸向的位置坐標(biāo)x，就可以測(cè)出彈性模量E。物光與參考光從底片的正反兩面分別引入并在底片介質(zhì)中形成駐波，在平板乳膠面中形成平行于乳膠面的多層干涉面，由于物光與參考光之間的夾角接近于，故兩相鄰干涉面間的距離近似為：(4)，會(huì)在厚度約為25微米的光致聚合物底板上形成約6080層干涉面（布拉格面），因而全息圖是一個(gè)具有三維結(jié)構(gòu)的衍射物體，再現(xiàn)光在這三維物體上的衍射極大值必須滿足下列條件：（1） 光從衍射面上反射時(shí)，反射角等于入射角；（2） 相鄰兩干涉層之間的反射光光程差必須是，如圖3，即有布拉格條件：（5）式中是感光板的折射率。將感光板至于直角坐標(biāo)系OXY平面上，如圖2，物光光線2與參考光線、。二、 實(shí)驗(yàn)原理1. 全息照相：全息照相所記錄和再現(xiàn)的是包括物光波前的振幅和位相在內(nèi)的全部信息。但是，感光乳膠和一切光敏元件都只對(duì)光強(qiáng)敏感，不能直接記錄相位，從而借助一束相干參考光，通過(guò)拍攝物光和參考光之間的干涉條紋，間接記錄下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息圖上，通過(guò)全息圖的衍射再現(xiàn)物光波前，這時(shí)人眼便能看到物體的立體像。在A、O兩點(diǎn)處相遇并相干。圖 32. 兩次曝光法測(cè)定金屬的彈性模量：兩次曝光法干涉圖要求在同一記錄介質(zhì)上制作兩個(gè)全息圖，它將物體在兩次曝光之間的形狀改變永久地記錄下來(lái)。三、 實(shí)驗(yàn)儀器氦氖激光器及電源一套、分束鏡一塊、平面鏡3面、被攝物一個(gè)、砝碼加載器及待測(cè)鋁板、載物臺(tái)、底板架1個(gè)、擴(kuò)束鏡2塊、透鏡1塊，白屏1塊，純凈水以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%，60%，80%，100%的異丙醇溶液若干，竹夾一個(gè)，RSP—1型紅敏光聚合物全息干板。d) 濾盡干板上的溶液，迅速將干板用吹風(fēng)機(jī)吹干。實(shí)驗(yàn)中難以保證完全的無(wú)振動(dòng)，因此微小的振動(dòng)、噪音都會(huì)影響光路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于“二次曝光法測(cè)鋁板的彈性模量”實(shí)驗(yàn)，資料表明，鋁合金板的彈性模量約為72Gpa，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果67Gpa，誤差較小，其誤差來(lái)源有一下幾項(xiàng)：（1）數(shù)據(jù)測(cè)量的誤差： 系統(tǒng)誤差：① 實(shí)驗(yàn)中要求使用鋼尺測(cè)量，鑒于鋼尺精度較低，很難滿足對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度要求，故產(chǎn)生一定的儀器誤差。理論計(jì)算中，對(duì)于表達(dá)式，α、β均以近似為0計(jì)算。材料力學(xué)中，對(duì)梁的定義是主要承受彎矩，且軸向尺寸遠(yuǎn)大于截面尺寸的受力構(gòu)件，梁可以用二維模型描述。在曝光過(guò)程中，必須保證拍攝系統(tǒng)的移動(dòng)不得超過(guò)干涉條紋間距的1/4，全息臺(tái)上的所有光學(xué)器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺(tái)鋼板上，實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把所有的鏡片固定到工作臺(tái)上之后，上部可調(diào)節(jié)鏡片座固定不牢，螺絲容易松動(dòng)，此處應(yīng)更換部分損壞儀器，并且使用更加牢固的鏡座。而使用熒光系列的玩具，當(dāng)光線照射到其表面時(shí)，能夠?qū)⒐饩€均勻的射出，并且熒光物體一般會(huì)全身被照亮，從而可以得到更多可以和參考光相干涉的物光，從而記錄更多物體表面信息，得到更好的全息圖像。在物理實(shí)驗(yàn)中，影響物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的因素很多，產(chǎn)生的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也錯(cuò)綜復(fù)雜。在的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障或觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論上的現(xiàn)象不符，首先應(yīng)認(rèn)真思考并檢查實(shí)驗(yàn)儀器使用是否正確，不正確的及時(shí)進(jìn)行改正,若自己不
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