维普资讯 http://www.cqvip.com 科技与教育 ‘‘ 分波面法＂制作全息光栅的两种新光路 巩晓阳 郝世明李立本 （河南科技大学理学院 河南洛阳４７１ ００３） 刘香茹摘 要：根据“分波阵面法”制作全息光栅的基本思想，提出了“分波面法”制作全息光栅的两种光路——菲涅尔双面镜干涉法和 扬氏双缝干涉法，这两种光路制得的全息光栅光栅常数较大，经简单光路放大后就可直观地观测到光栅的放大像，直接检查所制全息光栅 的质量。实验证明扬氏双缝干涉法和文中改造后的菲涅尔双面镜干涉法是利用分波面思想制作全息光栅行之有效的方法。 关键词：全息光栅 分波面法 菲涅尔双面镜干涉法 杨氏双缝干涉法 中图分类号：０４ ３８ Ｇ６４ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－９７９５（２００８）０２（ｂ）一０２０６—０Ｉ １前言 ２杨氏双缝干涉法 两束相干平行光在 息干板上相干叠加， 缝干涉法相似的特点，但光路调节复杂，需借助 杨氏双缝干涉是分波面干涉的典型实验装 于测微目镜。可将光路如图４进行改变，激光 经适当地曝光、显影、定影后就制成ｒ全息光 置，由于每条挟缝不可避免有一定的宽度，丁是 栅。其光栅常数取决于两束平行光与全息Ｔ板 双缝Ｔ涉与 缝衍射总是相悼而生的。本文 的夹角。根据两束相千平行光产生饥理的／『ｉ同 就是利用光束通过两条缝的０级衍射光在全息 制作全息光栅的光路可分为两类：一种称为 干板上进行相干叠加，从而带１＿得伞息＿光栅。 “分振幅法”，该类方法是利用分束镜使一束光 光路如图１所示，双缝１日Ｊ距ｂ，全启、千板与 波一分为二；另一类称为“分波面法”，该类方 缝的距离Ｄ。实验中要求每条缝的缝宽小 法是利用一定的仪器将一束光波的波面一分为 于０．０ｓ洲，，，使光束通过两条缝的０级衙射条纹 二。全息光栅的制作通常采取“分振幅法”ｌｆ ， 较宽， 全息干板可以有较人范围的重叠，从而 “分振幅法”制作全息．光栅光栅常数较通常较 制得较人面积的全启、光栅。 小。“分波阵面法”制作全息光栅用得很少，文 该方法具有如下优点：（１）光路简单、光程 献［３ Ｊ中在总结全息光栅的制作方法时曾给 差小，干涉效果好；（２）光栅常数易于控制，只需 出一个利用凹面镜分波面的光路，但该光路相 改变全息干板与双缝之间的距离Ｄ或改变缝间 干光仪为*行光，且光栅常数通常 １０。／ｕｎ 距６就可（ ｂ，Ｄ）；（３）光栅常数大且范围广， 量级，不如“分振幅法”的典型光路好。根据 汹盖１０。 ７ ￡． １０ ， ， ，这样经简单光路放大后 分波阵面的基本思想，本文提出杨氏双缝下涉 就可直观地观测到光栅的放人像，直接检查所 法和菲 尔双面镜法制作全息光栅。下面将分 韦ｌ＿全息光栅的质量，如图２所示。而“分振幅 别给出每种光路及其特点。 法”韦ｌ＿得的光栅通常光栅常数通常较小，需要 特殊仪器才能观察其放大像。 ［ ＃三至 三 三三 ；ｌ ３菲涅尔双面镜干涉法 菲涅尔双面镜是分波面获的相干光常用的 一Ｉ实验仪器，其典型光路如图３所示。图中Ｓ为 缝光源，Ｍ１、Ｍ！为菲涅耳双面镜。其干涉 １激光器：２扩寐镜：３硬缝：４全，鬯，÷板 条纹近似为等间距的平行直条纹，将其进行记 图ｌ 杨氏双缝干涉法 录便可制得全窟 光栅。该方法具有与杨氏双 ｉ激光嚣：２扩柬镜 ３全息干掇；４霹 ｆ光栅常数 ＝ ｛＝＿Ｊｚ埘， ，，７ ＳＯ Ｌａ 放大吨路（簸丈铬羲，７７＝：Ｘｘ ≈￡￡） ｛ｂ｛金恩光橱的箍大像 图２ 全息尤｝册放人像的观察 ， Ｓ１ Ｓ２ ｌ激光器 ２扩束镜；３准直透镜 可雀略） 图３ 雕 尔双面镜干涉装置 ４菲涅举双面镜；５ 垒息干扳 图４ 匪涅尔双面镜干涉法 ２０６ 中国科教创新导刊Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｌｅｒａｌｄ 器发出的ｊ匕经扩束准直后得到平行光，然后入 射到菲捏尔双面镜上，其反射）匕在 息干板上 进行相：Ｆ叠加，光栅常数决定于双镜的夹角皖 图４光路具有以下优点：（１）光ｌ路简单、光 程差小，干涉效果好；（２）光栅常数易于控制，只 需调整菲涅耳双面镜的夹角即可；（３）光栅常数 较大，通常在１０ “Ⅲ鼍级。经简单光路放大 后就可 现地观测到ｊ匕栅的放火像。 菲涅尔双面镜干涉法制作全息光栅的不 足之处是干涉光斑面积较小，只能制得面积较 小的全息光栅。为增大全息光栅的面积，可 以在光路中去掉准直透镜，增大非 耳双面镜 与扩束镜之间的距离，采用近似平行光在全息 干板上相干叠加即可。实验事若没有非涅尔 双面镜，可用两个全反镜自构一个非涅尔双面 镜，这样两全反镜的夹角可训范围大，从而使 所制光栅的＿）匕栅常数有较人的变化范围 （１０～ｌｉｎｔ（ｄ＜１０ ／ｔｉｎ）。 ４结语 文中分别给山ｒ杨氏双缝干涉法和菲涅尔 双面镜干涉法制作全息光栅的具体光路以及各 自的优点，主要得出以下几点结论： （１）根据“分波阵面法”制作全息光栅的 基本思想，只要能产 分波面干涉的光路都可 以用来制作全息光栅，如菲涅尔双棱镜下涉 法、菲涅尔双面镜下涉法和杨氏双缝干涉 法。实验证明杨氏双缝干涉法和文中改造后 的菲涅尔双面镜干涉法是利用分波面思想制作 全息光栅行之有效的方法。 （２）杨氏双缝干涉法和菲涅尔双面镜干涉 法制作全息光栅光路简洁、光程差小，制作 的全息光栅效果好，且光栅常数容易控制。 （３）杨氏双缝干涉法和菲涅尔双面镜干涉 法制作的全息＿）匕栅光栅常数范围广，且光栅常 数较＿人，制得的全息光栅经简单光路放大后可 直观地观测到光栅的放大像，可以直接检杏所 剖全息＿）匕栅的质量。 参考文献 【ｌ】陈庆东．大学物理灾验【Ｍ］．北京：机械工业 出版｛上，２００６：２０５～２０６． 【２』啊红卫，杨嘉，贸秀良，等．利用迈克耳孙干 涉仪制作全崖 光栅ｌＭ］．物理实验，２００４：２４ （７）：３Ｏ～３２． 【３Ｊ朱庆芳，岳筱萍．全息光栅的文验韦ｌｊ作与研 究…．新乡帅范高等 科学校学报，２００４， １ ８（５）５：１４～１６．
