现代光学简介

光学工程,力学,仪器科学,电子科学与技术

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15-1 全息照相

1948年全息照相术诞生。

全息照相的优点：可以再现物体的立体形象。

普通照相 全息照相 以干涉、衍射为基础的 无透镜摄影，记录物体 所发光波的振幅和位相 （全部光信息）

只记录物体所发 光波的振幅

全息底片没有物体的影像，而是记录了物体所发 光波的全部信息的干涉条纹。

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一、全息照片的拍摄和再现 1、全息记录 记录物体上各点发出的光波的频率、振幅、位相

分光镜

激光器 物光和参考光在 感光胶片处相干 反射镜 叠加、感光。

反射镜

物光

参考光

振幅不同使条纹变黑程度不同， 相位不同则使条纹的密度、形状各异。

感光胶片

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相位的记录（参考光为平面波）

参考光 物光 d r O D

a

设a、b为某相邻的两条暗纹

dx

x

b

参考光在a、b两处相位相同 物光在a、b两处光程差为

dx

sin x 在底片同一处，来自物体上不同发光点的点，由于它 们的 或r不相同，与参考光形成的干涉条纹间距不同。

sin dx

r

底片上的干涉条纹间距及条纹走向反映了物体上各 发光点的位置差别。

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2、全息图像的观察 用拍摄照片时所用的同一波长的照明光沿原参考方 向照射底片，在照片背面向照片看就可看到物体。

人眼

照明光

d

a

位置

O

r

b

1

底片上各处透射率不同（相当于衍射屏），照明光 透射后发生衍射，衍射光波再现物光波。

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二、全息技术的应用

1、全息显微镜 用短脉冲激光在一张底片上记录粒子的运动。 再现粒子的运动状态及瞬时分布。

2、全息信息储存 拍摄全息照片，改变参考光束方向，可将不同物体 摄在同一张底片上。 再现时偏转照明光束，物体将互不干扰地显现。 3、全息干涉计量 两次曝光或连续曝光，可记录物体的微小、高速运动。

再现时得到多个相互交叠而略有差异的物体光波的像。

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15-2 非线性光学简介

一、非线性光学现象

线性光学

光与介质相互作用，入射光的电场强度比介质 中原子内的场强小得多。 P 0 E E 非线性光学 强光入射介质时

P E E E3

2

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二、倍频和混频

当激光与非线性介质作用，入射光通过介质后， 其输出频率较入射频率有所变化，会出现倍频光、 和频光与差频光。 入射单色强光电场强度 E E0 cos t

P E E E0 cos t E0 cos 2 t 2 E0 E0 cos t ( 1 cos 2 t ) 2 1 1 2 2 E0 E0 cos t E0 cos 2 t 2 2 基频成分 恒定电场 倍频成分

2 2

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入射两种不同频率的强光

E1 E10 cos 1t E2 E20 cos 2 t

E E1 E2

P ( E10 cos 1t E20 cos 2 t ) 1 1 2 2 E1

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