1 - INTRODUÇÃO
A holografia, inventada por Dennis Gabor em 1948, consiste em um processo de gravação e projeção de imagens, permitindo a reconstrução de uma cena em três dimensões. Esta cena, ao ser elaborada sob diferentes ângulos de visão, proporciona uma visão espacial da mesma, como se a estivéssemos vendo na realidade. Podemos fazer uma analogia trivial dizendo que a pintura esta para a fotografia, assim como a escultura esta para a holografia.
Simplificando, o processo holográfico pode ser descrito da seguinte maneira:
Fig. 5.1 - Montagem clássica
.
a) A gravação da imagem do objeto em um holograma, que nada mais e do que um filme de alta resolução capaz de registrar um padrão de interferência de ondas. São necessários dois feixes de luz Laser, ou seja, dois raios de luz coerentes e monocromáticos, provenientes da mesma fonte.
b) No estagio de gravação, uma parte da luz é utilizada para iluminar o objeto, enquanto outra parte é utilizada como feixe de referência.
c) O raio de referência e a luz refletida pelo objeto se interferem, e o resultado deste padrão de interferência é gravado no filme holográfico, formando o holograma.
d) No estágio de reconstrução, isto é, durante a visualização posterior, o holograma é iluminado apenas pelo raio de referência, produzindo réplicas das frentes de ondas refletidas pelo objeto original. São precisamente estas frentes de ondas reconstruídas que podem ser observadas visualmente e que transmitem a imagem do objeto.
Para que possamos entender os diversos fenômenos físicos dos processos holográficos é necessário compreender alguns conceitos básicos da óptica.
I - Teoria corpuscular
A óptica é constituída pela óptica geométrica, pela óptica fisiológica (olho humano), e pela óptica física que é o estudo da natureza da luz.
O filósofo Platão adiantou a primeira noção sobre a natureza da luz. Dizia ele que a luz era uma espécie de emanação que partia dos olhos do observador em direção ao objeto que se olha. Outra teoria que prevaleceu até o século XVIII, foi a de que a luz era formada por uma emissão de partículas, ou corpúsculos dotados de uma grande velocidade e que eram lançados ao espaço por um corpo luminoso.
Esta teoria foi aceita por muitos cientistas, pois postulava a simples transferência de energia mecânica sem necessidade de contar com um meio espacial como portador daquela energia.
Não era possível através desta teoria explicar a refração.
II - Teoria ondulatória
Christian Huyghens, descontente com a teoria corpuscular, formulou outra hipótese segundo a qual a luz se transmite em forma de impulsos longitudinais propagados através de um meio hipotético denominado éter luminoso.
Podia-se desta forma explicar os fenômenos de reflexão, refração, e também a dupla refração. Seu objetivo principal era predizer que a velocidade da luz na água devia ser menor que no ar. Os inimigos da teoria ondulatória argumentavam que as ondas luminosas, caso existissem, deviam desviar-se ao passar perto da borda de objetos (difração), mas não se havia observado nenhum desvio da luz, principalmente pela razão de que ninguém havia pensado em colocar em frente da luz obstáculos de magnitude compatível com o comprimento de onda da luz.
Um famoso experimento realizado em 1887 por Michelson e Morley representou o primeiro golpe a essa teoria porque esta experiência não demonstrou a existência de uma esperada relação de dependência entre a velocidade da luz segundo seu sentido de propagação e o movimento da terra através do éter.
Estabeleceu-se definitivamente a natureza ondulatória da luz pelas experiências de Fresnel e Young que proporcionaram a ultima evidência que faltava, a interferência.
III - Teoria eletromagnética
O físico e matemático Jacob C. Maxwell formulou a teoria de que a luz é um movimento ondulatório eletromagnético.
Apesar da dificuldade que Maxwell encontrou para provar sua teoria, matematicamente seu conceito de que todo campo magnético variável produzia um campo elétrico e vice-versa se impôs quase imediatamente. Sua teoria veio a ser confirmada por E. Hertz demonstrando que todas as ondas eletromagnéticas podiam refletir-se, refratar-se, e difratar-se, uma vez que se propagam com a mesma velocidade da luz.
IV - Teoria Quântica
As teorias por mais racionais, freqüentemente requerem hipóteses suplementares para poder explicar certos fenômenos difíceis de se compreender. Um destes fenômenos é o efeito fotoelétrico.
Uma placa de zinco exposta a luz, ou a uma radiação invisível de alta freqüência como a ultravioleta, adquire uma carga positiva. Se um corpo eletricamente neutro ( mesmo numero de prótons e neutrons) adquirisse cargas positivas pela ação da luz, significava que perdia partículas com cargas negativas, ou seja perdia elétrons.
Com o efeito fotoelétrico foi demonstrado que quanto maior a intensidade da luz, mais elétrons serão liberados. O efeito fotoelétrico estudado por Planck e por Einstein, deu lugar para a teoria quântica da radiação, a qual demonstrou que a emissão de luz era descontinua, propagando-se em forma de pacotes de energia (Quantum), cujo conteúdo de energia é proporcional a freqüência. Com isto veio de novo a noção de corpúsculo de energia, que por sua vez deixou os cientistas em duvida se deviam crer nas ondas continuas ou na nova idéia de radiação descontinua.
A holografia, inventada por Dennis Gabor em 1948, consiste em um processo de gravação e projeção de imagens, permitindo a reconstrução de uma cena em três dimensões. Esta cena, ao ser elaborada sob diferentes ângulos de visão, proporciona uma visão espacial da mesma, como se a estivéssemos vendo na realidade. Podemos fazer uma analogia trivial dizendo que a pintura esta para a fotografia, assim como a escultura esta para a holografia.
Simplificando, o processo holográfico pode ser descrito da seguinte maneira:
Fig. 5.1 - Montagem clássica
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a) A gravação da imagem do objeto em um holograma, que nada mais e do que um filme de alta resolução capaz de registrar um padrão de interferência de ondas. São necessários dois feixes de luz Laser, ou seja, dois raios de luz coerentes e monocromáticos, provenientes da mesma fonte.
b) No estagio de gravação, uma parte da luz é utilizada para iluminar o objeto, enquanto outra parte é utilizada como feixe de referência.
c) O raio de referência e a luz refletida pelo objeto se interferem, e o resultado deste padrão de interferência é gravado no filme holográfico, formando o holograma.
d) No estágio de reconstrução, isto é, durante a visualização posterior, o holograma é iluminado apenas pelo raio de referência, produzindo réplicas das frentes de ondas refletidas pelo objeto original. São precisamente estas frentes de ondas reconstruídas que podem ser observadas visualmente e que transmitem a imagem do objeto.
Para que possamos entender os diversos fenômenos físicos dos processos holográficos é necessário compreender alguns conceitos básicos da óptica.
I - Teoria corpuscular
A óptica é constituída pela óptica geométrica, pela óptica fisiológica (olho humano), e pela óptica física que é o estudo da natureza da luz.
O filósofo Platão adiantou a primeira noção sobre a natureza da luz. Dizia ele que a luz era uma espécie de emanação que partia dos olhos do observador em direção ao objeto que se olha. Outra teoria que prevaleceu até o século XVIII, foi a de que a luz era formada por uma emissão de partículas, ou corpúsculos dotados de uma grande velocidade e que eram lançados ao espaço por um corpo luminoso.
Esta teoria foi aceita por muitos cientistas, pois postulava a simples transferência de energia mecânica sem necessidade de contar com um meio espacial como portador daquela energia.
Não era possível através desta teoria explicar a refração.
II - Teoria ondulatória
Christian Huyghens, descontente com a teoria corpuscular, formulou outra hipótese segundo a qual a luz se transmite em forma de impulsos longitudinais propagados através de um meio hipotético denominado éter luminoso.
Podia-se desta forma explicar os fenômenos de reflexão, refração, e também a dupla refração. Seu objetivo principal era predizer que a velocidade da luz na água devia ser menor que no ar. Os inimigos da teoria ondulatória argumentavam que as ondas luminosas, caso existissem, deviam desviar-se ao passar perto da borda de objetos (difração), mas não se havia observado nenhum desvio da luz, principalmente pela razão de que ninguém havia pensado em colocar em frente da luz obstáculos de magnitude compatível com o comprimento de onda da luz.
Um famoso experimento realizado em 1887 por Michelson e Morley representou o primeiro golpe a essa teoria porque esta experiência não demonstrou a existência de uma esperada relação de dependência entre a velocidade da luz segundo seu sentido de propagação e o movimento da terra através do éter.
Estabeleceu-se definitivamente a natureza ondulatória da luz pelas experiências de Fresnel e Young que proporcionaram a ultima evidência que faltava, a interferência.
III - Teoria eletromagnética
O físico e matemático Jacob C. Maxwell formulou a teoria de que a luz é um movimento ondulatório eletromagnético.
Apesar da dificuldade que Maxwell encontrou para provar sua teoria, matematicamente seu conceito de que todo campo magnético variável produzia um campo elétrico e vice-versa se impôs quase imediatamente. Sua teoria veio a ser confirmada por E. Hertz demonstrando que todas as ondas eletromagnéticas podiam refletir-se, refratar-se, e difratar-se, uma vez que se propagam com a mesma velocidade da luz.
IV - Teoria Quântica
As teorias por mais racionais, freqüentemente requerem hipóteses suplementares para poder explicar certos fenômenos difíceis de se compreender. Um destes fenômenos é o efeito fotoelétrico.
Uma placa de zinco exposta a luz, ou a uma radiação invisível de alta freqüência como a ultravioleta, adquire uma carga positiva. Se um corpo eletricamente neutro ( mesmo numero de prótons e neutrons) adquirisse cargas positivas pela ação da luz, significava que perdia partículas com cargas negativas, ou seja perdia elétrons.
Com o efeito fotoelétrico foi demonstrado que quanto maior a intensidade da luz, mais elétrons serão liberados. O efeito fotoelétrico estudado por Planck e por Einstein, deu lugar para a teoria quântica da radiação, a qual demonstrou que a emissão de luz era descontinua, propagando-se em forma de pacotes de energia (Quantum), cujo conteúdo de energia é proporcional a freqüência. Com isto veio de novo a noção de corpúsculo de energia, que por sua vez deixou os cientistas em duvida se deviam crer nas ondas continuas ou na nova idéia de radiação descontinua.
