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-在線瀏覽
2024-08-06 12:31本頁面
【正文】 始狀態(tài)時(shí)的的全息圖。再現(xiàn)時(shí)，同時(shí)復(fù)現(xiàn)懸臂梁兩個(gè)狀態(tài)下的物光波前，這兩個(gè)波前發(fā)生干涉，得到一簇等光程差的干涉條紋。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，就可以測出彈性模量E。注意事項(xiàng)：1． 全息干板必須夾牢固，最好不要有自由端。2． 全息干板必須夾牢固后，應(yīng)該等待幾分鐘再拍攝相片，以釋放干板的夾持應(yīng)力，提高再現(xiàn)像的質(zhì)量；3． 拍攝光路上的光學(xué)元件必須用磁性表座固定，不用的儀器不要放在全息臺(tái)上；4． 盡量避免在較大噪聲的環(huán)境中曝光；5． 曝光時(shí)間內(nèi)，不要在室內(nèi)走動(dòng)或者敲擊全息臺(tái)，以免振動(dòng)影響干涉條紋的質(zhì)量；四、 實(shí)驗(yàn)步驟 全息照片的拍攝和全息像的再現(xiàn)（1）反射式全息照相按照6所示光路組裝反射全息記錄光路，OH之間的距離控制在1cm以內(nèi)，盡量使物體平面平行于H。圖 6（2）沖洗底板a) 將曝光后的感光板用竹夾夾住，放在純凈水中浸泡10s后取出，濾盡水。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。（3）再現(xiàn)像的觀察 經(jīng)吹洗風(fēng)干的反射全息圖在白光下即可看到原物的虛像。⑵物體靜止時(shí)進(jìn)行第一次曝光，時(shí)間約10s。注意施力方向要與鋁板垂直，加力過程動(dòng)作要輕，不要有振動(dòng)。五、 數(shù)據(jù)記錄與處理 原始數(shù)據(jù)記錄鋁板參數(shù)：長度L=，寬度b=，厚度h=，質(zhì)量m=，級(jí)數(shù)k012345678（mm） 數(shù)據(jù)處理對(duì)于這11組數(shù)據(jù)，現(xiàn)選取明紋處，使用一元線性回歸的方法計(jì)算：根據(jù)上述公式：此時(shí)可以簡化為令 ，其中N為級(jí)數(shù) 所以 各數(shù)據(jù)列表如下，表中最后一行代表各項(xiàng)平均值xy/109mxy/109mX200011458014580124341167123501941656837034185025636749864平均值4由一元線性回歸知識(shí)知：所以 因此 說明線性相關(guān)性很好 合成不確定度所以最終表達(dá)式為 六、 結(jié)果分析誤差分析對(duì)于“全息照片的拍攝和全息像的再現(xiàn)”實(shí)驗(yàn)，觀察一元硬幣和小型玩具的全息成像效果，發(fā)現(xiàn)各像整體輪廓基本可以看清，但是細(xì)節(jié)處清晰度欠佳，經(jīng)分析，其主要原因有：（1） 系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響：由于全息圖上所記錄的是參考光和物光的干涉條紋，而這些條紋非常細(xì)，在曝光過程中，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。（2） 光線漫反射的影響：光線照射到硬幣和玩具表面發(fā)生漫反射，所以由部分物光并未和參考光發(fā)生干涉，因此丟失這些光的信息，未完全記錄下物體的表面信息（3） 實(shí)驗(yàn)使用鏡片的影響：由于實(shí)驗(yàn)使用的各個(gè)鏡片實(shí)驗(yàn)前均沒有清洗，擴(kuò)束鏡、平面鏡的鏡面可能沾有微小的灰塵、污漬，從而影響參考光的傳輸和照射的均勻性；（4） 參考光和物光的光強(qiáng)比的影響：全息照相是物光與參考光的雙光束干涉。當(dāng)兩光同位相時(shí)最大強(qiáng)度為，這對(duì)
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