GT6516 全息照相实验仪的应用

GT6516全息照相实验仪

一、简 介

    激光全息实验是高校普物实验中的重要实验。但一般做此实验遇到几个问题，一是需要笨重的防振台；二是需要暗室；三是多个实验安排在一个实验室时，会互相干扰。针对这些问题，我们开发了GT6516物理光学综合实验仪(全息台)，为激光全息实验提供了一个新颖而又实用的工具。其特点是(1)不需要传统的笨重的防振台。(2)不需要暗室，在一般明亮的实验室和普通的实验桌上就能做这个实验。

    本全息台轻便、小巧，但又具有全息台必备而又有效的防振功能，全部重量约7.5 Kg；全息台上的封闭式暗室可以防止由于许多学生同处一室而造成空气扰动影响实验效果；整套实验过程均在亮室中进行，对实验室的要求降低了，同时也方便学生的操作。因此拍摄全息照片的获得率较高；它配备较齐全，备有激光器及其电源、电子快门及定时器、激光功率计、干板暗盒、扩束镜、毛玻屏、几种反射镜、磁性底座及其他配件以及全套冲洗设备，使用起来方便、简单；可以做平面全息(激光再现)、体全息(白光再现)等实验以及自行编排一些其他实验。

二、技术参数、性能及配件

1. 全息台面积：590 x412mm   暗箱尺寸：400 x310 x155mm(L′W′H)   进光孔：?4   拍摄窗口：70 x50mm 

2. 防振底箱：590 x412 x90mm 内装防振垫，防振台的四脚垫有防振脚杯

3. 激光器:?40 x320mm,激光功率:(单模)≥3.5mw(出厂时),另外附带激光器架,激光电源:220VAC/ 50～60Hz

4. 激光光功率计：数字显示式，3位半

测量范围：(二档) 0～19.99mw   0～199.9mw     接收器：硅光电池 适用波长：632.8nm  

        进光孔：?4    电源：220VAC / 50～60H 

5. 电子快门及定时器：电子快门通光孔：?3   定时范围：0.1秒～999.9秒    电源：220VAC/50Hz

6. 磁性园底座：插孔?10、底座最大直径：?36

7. 扩束镜：f ‘ = - 4.61   通光孔径：?3；    f ‘ =-120     通光孔径：?12

8. 大反射镜：(R=60%) 反射镜面积：55x46 mm      小反射镜：(俯仰可调)  反射镜面积：?20

9. 毛玻璃屏：50 x60 mm    白玻璃屏(白屏)：86 x74 mm

10. 载物台： 台面倾斜可调，台面距设计光学中心线21 mm

11. 暗盒：可装干板尺寸：60 x45 mm    装上暗室窗口时磁性吸合定位

12. 全息台总尺寸：590 x412 x245mm    重量：7.5 kg

配件箱尺寸：450 x335 x180mm    配件箱及外装配件总重量：5 kg

洗片箱尺寸：500 x370 x225 mm

13. 其他配件：

拍摄物；双面胶带；电吹风；竹夹子；洗片箱；全息干板；(银盐干板及RSP板)； 显影粉；定影粉；不锈钢盛具(七件一套)；洗片夹；白光LED电筒；激光演示笔；

三、使用说明

1、实验前的准备工作

a、安装轻便式全息台。

将底箱(2)安置于实验台(1)上，将两块防振块(4)放入底箱，分开放置；将全息台台体(5)轻轻放在防振块上，并使台板四周与底箱之间缝隙相同(如图1)。(注意：全息台台体(5)不要与底箱(2)接触).再把全息台四脚放进防振脚杯内。(防振脚杯内放沙子约80%，4杯装沙数量一致)。

b、将电子快门(7)信号线插头插入定时器(2)的相应插孔(6)，然后定时器接通电源，面板上的红色电源指示灯(3)亮，(如图2)。电子快门的使用方法见附1。

图1

图2

c、将激光功率计接收头(6)的信号线插入功率计的相应插孔(5)，接通电源打开电源开关(2)，指示灯亮(4)，显示窗(7)上有数码显示，(如图3)。激光功率计的使用方法见附2。

d、激光器(1)装上二个夹架(2),夹架插入磁性圆底座(3),并吸附安置在平台上(安置位置见图5),轻轻拧紧夹架螺钉.将激光器高压线(4)插头插入激光电源(5)相应插孔(注意颜色对应,极性不能接反),激光电源接上市电,打开开关(7),激光器有激光输出。(如图4)

图3

2、银盐干板拍摄(面全息)

a、配制显影药水及定影药水：

显影液用市售D-72或D-19显影粉、定影液用F-5定影粉配制，配制方法见药粉所附说明书。

b、裁切银盐干板：在黑暗环境中操作(绿灯照明),将银盐干板先裁切成标准尺寸:RSP板可在白荧光灯下操作.裁切尺寸60×45 mm,并遮光包装。

c、调光路和拍摄。(见图5-a)要求使光路中各光学元件的光学中心共轴。

1) 先将十字毛玻璃屏插入台上磁性底座，调节十字毛玻璃屏(15)，使屏上十字交叉点与暗室前的进光小孔(11)等高。(见图C-1)

2) 调激光束使与台面平行：反复调节激光管夹架(12)，用十字毛玻璃屏测量激光束前后二点,要求与十字交叉点等高。(见图c-2)

(注：步骤2)～ 3)过程可能要反复进行)

                       

3) 放入小反射镜(4a)和(4b)并调整之(见图5-a)，使光束通过小孔(11)中心进入暗室(2)，并用十字毛玻璃屏检查，光点应与十字中心大致等高。

4) 激光束出口端放上电子快门(3)(见图5-a),打开电子快门定时器上的“常开”开关使电子快门通光。此时定时器面板上绿灯亮，调整快门使激光束通过快门孔中央。(可用功率计检查光束是否全通过)。

5) 关闭“常开”开关。按下定时按钮，试验快门对激光束的关断能力。

(注意：确保快门能完全关闭激光束)

6) 安放扩束镜(5)和(6)(见图5-a)，再用白纸屏检查暗室内的光斑，应是一个完整的圆斑。

7) 载物台(7),先用双面胶带把要拍摄的物体(8)固定在载物台上,并使激光园斑的中心最亮部分照在拍摄物上,通过暗室的拍摄窗口(10)观看拍摄物，

然后边调整拍摄物,使观察到拍摄物的光亮度为最大即可。

8) 在拍摄窗口(10)放上白玻璃屏，再放上大反射镜(9)，并靠近拍摄物使达到

等光程拍摄，(与拍摄物之间距离小于4cm)使激光园斑另一部分照在反射镜上，调整反射镜使由反射镜反射到白玻璃屏上的光亮度为适中，并且尽可能和拍摄物(8)反射回来的光重合。关上暗室上的活动盖板，让定时器处在“定时”的位置，关上电子快门。

确定曝光时间。

9) 将银盐干板(13)装入暗盒(12)中。

a、将暗盒及干板都放入洗片暗箱里。

b、关上暗箱，双手插入暗箱的手孔操作。

c、取出干板，打开暗盒后盖，干板药膜面朝下装入暗盒(注意分清膜面！！！药膜面，用手摸时感觉不光滑)。关上暗盒后盖。取出暗盒。(以上1-3步骤，实验前练习几次)

d、将已装有干板的暗盒放在暗箱拍摄窗口，并使暗盒上的白色金属面吸附在窗口上方磁铁上面。

10) 拍摄：

a、根据激光功率计所示的激光功率，调整电子快门定时器的定时时间，拍摄时间约3-6秒(供参考)。

b、轻轻抽出暗盒抽板，(拉到底，不要用劲拉出来即可).静置稳定约1分钟后,按下定时按钮,进行拍摄.(拍摄中不要碰撞桌子)

11) 拍摄后，插入暗盒抽板，取下暗盒。放入洗片暗箱内操作：

a、暗盒平放，抽板朝下，打开暗盒后盖，取出干板；

b、显影：把干板放在干板夹上操作(见图C-3)(干板夹已在洗片暗箱内),干板膜面向上,放入显影液内(第一个容器)。显影时间约15秒～50秒分钟(供参考)。

c、清洗：显影后取出干板，放入第二个容器中的清水里，轻轻晃动几秒以洗去显影液。

d、定影：取出干板放入第三个容器中的定影液内，定影约5分钟，取出用清水冲洗2-3分钟，晾干。

12) 激光再现拍摄时各元件的相对位置及拍摄条件的参考数据见图(5-b)及数据表1。

  

图C-3

数据表1：

P0 (mw)

P (mw)

L (cm)

l (cm)

d (cm)

t1 (秒)

t2 (秒)

D (cm)

4～4.5

0.05～0.06

20

8～10

< 4

3.5～5

15～50

6.5

注：  <1>  以上数据会随不同拍摄物和显影液的新旧程度会有所改变。

<2>  t1 为曝光时间，t2为显影时间。

<3>  以上关键数据是P 及 d 。

全息再现

1) 全息干板晾干后，按图(6-a)所示可观察到所拍的立体全息图的虚像。

2) 按图(6-b)所示，在白纸上可观察到所拍的立体全息图的实像。

注意：看实像的全息干板必须经过漂白。可以在溴化铜溶液中漂白。(配方：60克溴化铜溶解在1000ml蒸馏水中即可。漂白时间约20秒)

3) 体全息(白光再现)拍摄

(a) 拍摄光路按图布置(图7-a)

(b) 配制药水：异丙醇水溶液，浓度40%、60%、80%、100%各一份，置于4只不锈钢盛具中。

      (c) 裁切RSP干板，在白色荧光灯下操作，不要在钨丝灯下进行。尺寸：60 x 45(mm)，遮光包装。

包装时注意,膜面对膜面,膜面间要用塑料隔开,否则会黏在一起,不能使用.包装后再用塑料袋密封装好,以免药物挥发失效。

(d) 光路调整与面全息拍摄的相似。

         1)～ 5)的步骤见“银盐干板拍摄(面全息)”的1)～5)。

6)暗室的拍摄窗口上装上暗盒，以防光线进入。

7)放“体全息拍摄架”于位置W处，见图(7-a)，在拍摄架的位置2上(见图8)放上拍摄物(如：钱币等)。铝板背面用磁钢5吸住拍摄物。打开电子快门，让激光束射入暗室，调整拍摄架，使拍摄样品对准光束并均匀照明。{参考图(7-b)及(13)的数据表2}。           

8)把定时器开关拨到“定时”位置，关闭电子快门，设置好曝光时间(参考值：约5-8秒)。在位置1的槽内放入RSP干板

(注意：药膜面朝向样品)，将螺钉轻轻固紧(见图8)。

9)关上暗室盖板，略静置一会儿，打开快门。

10)拍摄后，打开暗室盖板，取出干板。                                

11)白光再现全息照片的显、定影处理：

a、将拍好的全息干板按 40%～100% 次序依次放入配好的异丙醇溶液中脱水显影，

浸泡时间为：40%溶液—15秒、60%溶液—60秒、80%溶液—15秒、100%溶液中浸洗时，同时用荧光灯照明观察，直至出现彩色影象，注意：浸入100%溶液中时须经常注意是否有彩色衍射花纹出现。一般在一分钟左右出现彩色较好。

b、当彩色影象出现后,即取出，用吹风机热风吹干,并在白炽灯光下随时观察.当吹干到某一程度,影象的彩色由暗红→黄较好，此时能观察到白光再现的立体图像。干燥后停止吹风。

c、保存处理：将干净的薄玻璃板紧贴住全息照片药膜面，四周用914快速环氧胶封闭，以防干板药膜吸潮而使图像消失。

12) 全息再现：处理好的全息照片在近似点光源白光照射下，按一定角度观察，即可看到 所拍摄的立体图像。

13) 白光再现拍摄参考数据：(见数据表2)

图(6-a)

图(6-b)

图8

图(7-a)

图(7-b)

数据表2:

P0  (mw)

P  (mw)

L  (mm)

D  (mm)

t1  (秒)

t2  (秒)

4～4.5

0.06～0.10

65～90

45～60

6～8

40～80

注：< 1 >  以上数据随不同拍摄物和显影液的新旧程度会有所改变。

< 2 >  拍摄环境湿度要求大于30%，否则会影响RSP干板的灵敏度。

< 3 >  t2为在100%溶液中的浸泡时间，t1为曝光时间。

< 4 >  以上关键数据是 P 。

四、维护与保养：

全息台上的许多元器件都是精密光学部件，在使用和保管中要注意保护。激光器及电源和其他电子仪器使用时要注意安全。

绝对不得直视激光！

(1) 全息台不得摔打、碰撞，不能放置于潮湿或带酸、碱气体的环境中，不使用时请遮盖防尘。若全息台长期不使用，请在所有元器件上套小塑料袋，在全息台主体上盖防尘塑料薄膜；或是将元器件光学面垫上电容纸或绵纸等，套袋装进配件箱保存。

(2) 所有的光学件和镀膜面表面要保持清洁干燥，不得用手直接触碰这些表面。若这些光学表面有脏物及手指印，请使用脱脂棉沾酒精-乙醚溶液轻轻擦拭干净。

(3) 激光器及电源为高压电器，在其运行时不要触碰接线及插头。保护眼睛，当有激光输出时，绝对禁止将眼睛正对激光束观察。注意激光器刚关闭时，由于内高压电容的电还没放光，两电极插座仍带电，谨防触电！

    (4) 银盐干板和RSP干板必须密封封装，不要见光、透气、存放在冰箱内。正常存放期不超过一年。

附1： 定时器及电子快门的使用方法 (见图9)

本定时器有一个信号输出： 为有源信号，提供+12V电压信号，可以配电子快门，控制光路中激光束的通断。

电源插头(1)接220V市电，由电源开关(12)接通电源，电源指示灯(3)亮(红灯)，表示仪器进入通电工作状态。电子快门(7)的信号插头插入定时器相应插孔(6)中。

快门开关有两种控制方式：手动控制和自动定时控制。手动控制直接通过常开切换开关(3)拨动控制；自动定时控制通过面板上的调时拨码开关(10)设定定时时间，按动定时按钮(9)打开快门通光，定时时间到则关闭快门，其调时精度为0.1秒，最大调时范围为0 ～ 9999×0.1秒—>0～999.9秒。

定时时间设定好后，按动定时按钮(9)，就有定时信号发出。

图9

在设定时间内，或是由有源+12V信号驱动电子快门，使光束通过；此时定时指示灯(4)亮(绿灯)。

    当需要长时间通光(如：调光路时),可用手动控制开关(10),向上拨,电子快门常通.无源触点信号也常闭。此时定时指示灯(4)也亮(绿灯).

如果欲中断定时过程，可以按动复位开关(11)；定时器由于强干扰或其他原因死机，也可以按动复位开关(11)恢复运行。

附2： 数字式激光功率计的使用方法 (见图10)

本激光功率计用于测量激光的光输出功率。

    拍摄全息照片前的准备工作中，对激光器光功率进行测量，可以作为参考校正曝光时间。也可代替照度计在面全息拍摄中分别测量物光及参考光强度以便调整光路。(由于是数字式显示，可观察到光照度的微量变化)

    将接收器(6)的信号插头(5)插入激光功率计(1)面板的相应插孔中(5)，将接收器置于光路中，使激光束垂直入射入中心小孔。功率计电源插头接上220V市电，打开电源开关(2)，数显窗口(7)即有显示。该功率计有二个测量档，其范围分别为：0-19.99mw、0-199.9mw。粗估激光功率的大小，转动分档旋钮(3)，选择相配的测量档。数显窗口上显示的数字即是该激光束的光功率输出大小。

图10