全息照相的教学之我见.doc
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1、全息照相的教学之我见 全息照相是一个非常重要的大学物理实验,是基于激光技术发展起来的一门现代科学技术。全息照相实验要求学生有足够强的动手操作能力和实验观察能力。但是,在实验操作过程中,学生往往会出现很多错误和问题。本文根据全息照相“干涉记录,衍射再现”的实验原理,对实验过程中的常见问题进行了分析,避免学生在实验过程中出现不必要的错误,影响实验成功率 全息照相 教学 干涉 全息技术不仅在现代测试、现代存储以及信息处理与显示等技术领域中发挥着十分重要的作用,而且在许多科研和生活实践中扮演着重要的角色,比如生物医学、天文观测、遥感等领域。全息照相实验是很多高校的必做物理实验,实验涉及了很多知识点,包
2、含内容非常多。所以,这项实验对大学生的综合素质有着很高的要求,需要学生熟练掌握全息照相的实验流程,具备良好的实践操作能力,小组成员之间默契配合,对学生来说是一个非常大的挑战。全息照相实验的顺利完成不仅有利于增强大学生对完成物理实验的自信心,激发学生对大学物理实验的兴趣,还可以使学生充分了解全息技术的工作原理,拓展学生的知识面。 1全息照相的实验原理 其实,全息照相的实验原理并不复杂。全息照相与传统照相的工作原理完全不同,普通照相是利用透镜进行光学成像,不成使物体的成像具备立体感,而全息照相是运用光的干涉条纹将物光的相位和振幅记录下来,进而形成全息图。全息图可以作为光的衍射光栅,当光栅被照射时就
3、会呈现出物体的图像。当单色光源通过分束板会形成两条一模一样的相干光,相干光在感光板上会形成明暗相间的干涉条纹,感光板记录下相位信息,形成全息照片。用参考光照射参考光,于是全息照片便于实物一样变得立体了。 2全息照相实验应该注意的问题 2.1学生应在课前做好实验预习,实验前讨论需注意的问题 学生应该在课前对全息照相物理实验进行充分的准备,包括对实验原理的理解、对实验流程的熟悉、思考实验中需要注意的问题等。充足的课前准备可以让学生有条不紊地操作,避免学生在实验过程中手忙脚乱,也不会因为不熟悉流程而进度缓慢。因此,充足的课前准备是十分重要的。同时,在实验操作之前,老师应该组织学生进行讨论,对实验过程
4、中容易出现问题进行分析,最终确定先使物光与参考光在干版上的夹角为30度到50度,然后使物光与参考光的光程差小于5厘米,最后调整物光与参考光的光强比为11-110。这样可以帮助学生积极思考,减少布置光路所需的时间,提高全息照相实验的成功率。 2.2注意控制物光和参考光的光程差 控制好物光与参考光的光程差是非常重要的,如果物光与参考光的光程差不满足要求,感光板上将不会出现干涉条纹。由此可见,为了确保感光板上出现干涉现象,应该是物光和参考光的光程相等或光程差小于光源相干长度。由于物理实验室用的是氦氖激光器单色性好,所以只要学生不故意拉大光程差,光程问题还是很容易控制的。 2.3使物光与参考光的光强比
5、满足条件 由于物光扩束后经物体再反射到感光板上后光强衰减非常严重,而参考光是直接投射到感光板上,光强没有怎么衰减,所以物光和参考光的光强相差比较大。因此,在实验过程中,应该想办法提高物光光强,使物光与参考光的光强比大致为35。提高物光光强可以有三种方法第一,用经分束板后的强光做为物光。第二,减小物体和感光板之间的距离。第三,使参考光扩束镜远离感光板。 2.4使物光与参考光在干版上的夹角符合条件 当物光与参考光的夹角越大,感光板上的干涉条纹间距就越小。如果感光板的分辨率不够高,则分辨不出干涉条纹。但是,夹角太小的话,不利于对物像进行观察。因此,要调整物光与参考光的夹角既不要过大也不要太小。也一般
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