| Acredito que podemos oferecer uma
visão diferente e mais simples, porém completa, da que
se conhece nos textos e na Web. Se quiser ver algo de óptica básica, veja a apostila de óptica geométrica do Prof. Lunazzi. Se quiser ter uma visão mais convencional da holografia, leia o
artigo da revista "Ciência Hoje" de
janeiro-fevereiro de 1985 e o vídeo
que utilizamos desde 1976 (temos a versão em português). 1) O esquema lógico (segue aqui embaixo), consequência do aprendizado feito pelo Prof. Lunazzi, e que é diferente do tradicional. 2) A descrição histórica, que é sempre uma ajuda para quem deseja entender melhor ainda e aspira atingir novas descobertas. |
1) INTERPRETAÇÃO SEGUNDO O PONTO DE VISTA DO REGISTRO DE RAIOS E SUAS DIREÇÕES (PROF. LUNAZZI).
A holografia pode ser explicada sim como o registro e
reprodução ("congelamento") dos raios luminosos.
Desta maneira podemos atingir uma visão simples e
prática, sem precisar ainda chegar a utilizar os
princípios da interferência e difração das
ondas, e muito menos a formulação matemática que
usualmente aparece como efetuada no campo dos números complexos
e não dos reais.
Esta maneira foi usada ja no catálogo da segunda exposição de holografia realizada pelo Prof. Lunazzi, em 1982.
Consiste em observar uma cena tridimensional da seguinte maneira:
De todos os pontos do objeto saem raios em todas as
direções, como vemos exemplificado nos pontos 1,2 e 3.
Entre o objeto de onde os raios de luz são espalhados e o
observador ha um plano intermediário contendo em cada ponto um
raio representando cada ponto do objeto. O observador, por possuir
dois olhos, ve a cena em terceira dimensão, podendo se deslocar
a outra posição para receber outros raios que vão
lhe mostrar uma nova perspectiva do objeto, a cena desde outro ponto de
vista.
Como é num espelho?
Um espelho, afinal, é um desviador de raios de um objeto, e um observador que ve uma imagem em um espelho de qualidade perfeita não sabe dizer se está vendo um objeto ou uma imagem dele, sem recorrer a observações adicionais. A pessoa percebe que o objeto está por perto, e entende se tratar de uma reflexão. O espelho seria também um caso de plano intermediário.
Como é no holograma?
Temos um objeto sendo iluminado desde qualquer direção
ou direções por uma fonte de luz monocromática
coerente, chamemos ela de luz "pura" (idealmente um laser, e o mais
comum é que ele seja vermelho).
O observador ve o objeto por meio de todos esses raios, e devemos
entender que se esses raios fossem reproduzidos no plano H, não
haveria como deixar de ver ao objeto exatamente como ele é
visto sempre.
Preparandonos para fazer a reprodução, escolhemos um plano intermediário H onde fazemos incidir lateralmente um feixe uniforme, que chamamos de "feixe de referência". Alí colocaremos um filme fotográfico de altíssima nitidez para ser exposto e revelado. Note que não ha lentes formando imagem.
Pois bem, o holograma faz exatamente isso, devolve todos os raios que chegaram no plano H, conservando sua direção e sua intensidade perfeitamente. Para isso necessitou de um feixe de raios simples, que chega lateralmente, o chamado feixe de referência. Referência de que? De ângulo, de inclinação. A holografia consegue ter um registro que indica o ângulo em que o feixe chegou, a fotografia somente registra a intensidade.
Retiramos o objeto de seu lugar e imagem que sai do holograma fica então assim:
Usou-se um feixe igual ou muito semelhante ao referência para
obter o mesmo plano H que quando o objeto estava realmente. A pessoa
vê o objeto como se ainda estivesse alí. Vê a imagem
tridimensional com suas nuances de perspectiva, podendo ver tambem de
lado.
Como a holografia faz para "congelar" os raios do objeto? Trata-se
de um perfeito casamento entre o fenômeno da INTERFERÊNCIA
e o da DIFRAÇÃO.
Vejamos o caso de um raio do objeto se encontrando com um raio do feixe
referência em um ponto (pequena região) do filme
holográfico. O encontro de dos raios "coerentes" (que podem
produzir interferência, tipicamente os de luz lêiser, ou de
lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão e
filtrada (não as de iluminação) gera uma
estrutura periódica de franjas que, ao iluminar o filme,
ficará gravada.
Na interferência, o encontro de luz com luz pode produzir
não somente luz como também escuridão,
alternadamente. Luz pode cancelar luz, poderiamos falar de luz em fase
positiva e luz em fase negativa para entender o fenômeno.
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A distância entre franjas d diminui rapidamente
quando aumenta o ângulo entre os feixes. Calculando, temos que
vale:
comprimento de onda/soma dos senos dos ângulos. O comprimento de onda, para luz lêiser vermelha,
é de 0,00065 mm,
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Quando as franjas são liberadas para expor o filme, depois de
este ser revelado temos uma estrutura periódica material,
formada agora pelo material que ficou no filme depois que foi eliminado
dele o material que não recebeu luz (as franjas escuras). Se
então reposicionamos o filme e o iluminarmos pelo feixe de
referência ou por outro feixe na mesma direção, uma
parte dele o atravesará normalmente, mas acontecerá um
desvío de outra parte do feixe por causa da pequena estrutura,
fato conhecido como DIFRAÇÃO DAS ONDAS.
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Pelo fenômeno da difração a holografia
"lé" a marca das ondas registradas, e devolve ondas
semelhantes em tudo.
A equação que da a direção da luz desviada por uma estrutura periódica é casada com a que vimos antes, a da interferência. Assim: Que resulta em: |
Com isto está explicado como reproduzir um raio, o miraculoso
da holografia está também em que o processo pode ser
aplicado quando não um, senão muitos, milhares de raios
vindos das diferentes partes do objeto, chegarem ao filme junto com o
feixe de referência.
A estrutura periódica que cada raio criaria se estivesse
sozinho, cede uma parte para a que corresponde a outro raio, e os dois
raios compartilham o material atingido por eles sem chegar a tomar
todo o material de registro. Ou seja que a
informação da presença deles fica preservada e
não resulta em material "velado" (completamente escurecido, no
caso de filme fotográfico).