本虚拟仿真实验项目采用探究法和交互法教学方法,具体步骤如下:
步骤1:调整氦氖激光器的水平位置。
打开激光器,调整激光器水平,使激光光束在近处与远处均通过可变光阑,固定可变光阑的高度;
步骤2:搭建基于马赫曾徳干涉光路的全息照相光路-安装分光光楔
安装分光光楔,旋转分光光楔的镜圈,使透射光和反射光不会发生上下方向偏折,将其镜圈固定。即光束通过分光光楔之后的光仍然可以通过可变光阑,此可变光阑将在下面实验步骤中作为光路调整高度标尺,调节分光光楔旋钮,使分光光楔的反射光在近处和远处都通过可变光阑。
步骤3:搭建基于马赫曾徳干涉光路的全息照相光路-安装反射镜
在透射光路中插入反射镜,调节反射镜旋钮使光束在近处和远处都通过可变光阑,物光反射镜后端放置目标物。
步骤4:搭建基于马赫曾徳干涉光路的全息照相光路-安装白屏
参考光后端放置白屏,并固定好目标物及白屏的位置,调整目标物的漫反射角度,使目标物的漫反射光能均匀的照射在白屏上,用卷尺测量物光的光程,调整参考光反射镜位置,使得两条光路光程近可能相等。
步骤5:搭建基于马赫曾徳干涉光路的全息照相光路-安装空间滤波器
分别在反射镜后面插入空间滤波器,使用可变光阑作为高度标尺,调整空间滤波器的高度(不加针孔),使得激光通过显微物镜后的扩束光斑中心与可变光阑中心重合,此时锁定空间滤波器高度。加入针孔,旋转螺纹,推动物镜靠近针孔,当透过光无衍射环且光强最强时,空间滤波器调整完毕。微调物光和参考光的空间滤波器,使两束光的光斑尽量重合。调节参考光反射镜后端的圆形可调衰减器,使得物光和参考光在白屏上的光强近似为1:3。调整物光与目标物漫反射到全息干板之间的夹角,一般为35度到55度之间。
步骤6:全息照相-安装曝光定时器
将电子快门插入激光器和分光光楔中间,打开电子快门。固定快门的高度。选择曝光时间,激光器输出功率为50mw左右时,一般设置为30-50秒,关闭快门。打开安全灯,关闭其他光源(同时关闭激光器)。
步骤7:全息照相-安装(光致聚合物)全息干板
取下白屏,将事先在暗室环境下切割好的全息干板夹在干板夹上。静置2-3分钟,打开激光器,按下电子快门开关(全息干板的药膜面应向被拍摄物,拍照过程中请勿走动,说话)。
步骤8:全息照相-显影液、定影液的使用
用D-76显影剂显影,显影时间因浓度而定,全息干板在显影剂中冲洗时,注意观察当干板部分区域发黑时即可拿出,时间约为10-20秒,将全息干板在清水中冲洗30秒,然后用F-5定影液冲洗大约20秒左右,最后将干板在流动水下冲洗,用吹风机吹干。(注:在溶解显影粉和定影粉时应尽量按照包装说明操作,水温太低会导致显影粉和定影粉无法溶解,使浓度降低)。
步骤9:全息信息再现
将冲洗好的干板放回干板夹上,拿走被拍摄物,挡住物光,用原参考光照明全息干板,在原来被拍摄物的地方,可以看到物体的虚像。
步骤10:数据的记录及处理
注意实验过程中养成良好的记录数据的习惯,记录每个步骤的光路结构及拍摄的结果现象,保存相关图像信息,并能使用所学理论知识解释实验现象。