MAS 450/854 Imagens Holográficas: Anotações de Laboratório
#7: TRANSFERÊNCIA DE ABERTURA COMPLETA
Introdução-
Quanto mais próxima uma imagem estiver do plano de um holograma, menos vulnerável ela estará a ficar fora de foco (borrada) pelo
tamanho e largura de banda de cor da fonte de iluminação. Uma forma de trazer a imagem para perto do plano de holograma é colocar o
objeto bem próximo à placa, mas isso geralmente bloqueia parte do feixe de referência. Outra forma é apresentar uma imagem real aérea
na placa como o objeto holográfico. Isso pode ser uma imagem projetada por lentes de diâmetro maior ou espelho côncavo, mas
geralmente preferimos uma projeção holográfica. Nesse caso, uma imagem real pseudocópica (profundidade revertida) é projetada por
um primeiro holograma ou holograma “mestre”, geralmente chamado de “H1”, em um segundo holograma ou holograma de
“transferência”, geralmente chamado de “H2.” Quando a imagem estiver estritamente no plano do holograma H2, esse holograma será
chamado de “holograma de plano de imagem”. No entanto, o termo geralmente leva à uma interpretação errada já que a imagem pode na
verdade estender-se diversos milímetros em cada lado do holograma, e o limite é estabelecido apenas pela proporção de desfocamento
considerada aceitável pelo observador. Dessa forma, referimo-nos a esses hologramas como “hologramas de imagem projetada”, o que
não é muito informativo, ou como “transferências de abertura completa”, que ao mesmo os distingue dos “hologramas de arco-íris”, que
são produzidos de forma semelhante (como você poderá ver no próximo laboratório).
Os hologramas apresentam várias vantagens em relação às lentes como projetores de imagens reais, especialmente porque eles podem
possuir maiores larguras em comparação a distância de lançamento da imagem, fornecendo zonas de visualização mais amplas. Nesse
laboratório, você irá usar o holograma fora de eixo registrado na sessão anterior como o holograma “mestre”, iluminando-o por trás com
um feixe de “projeção” colimado, o “conjugado” de seu feixe de referência, para projetar a imagem real. Você irá posicionar a placa de
transferência de forma que ela fique entre a imagem real e um segundo feixe de referência. Tal feixe deveria ser um feixe convergente,
antecipando uma iluminação de visão final divergente, mas não temos lentes adequadas de diâmetro maior e usaremos o mais longo feixe
de referência divergente praticável. O preço a ser pago pelos conjugados imperfeitos no H2 será um tipo de distorção de “perspectiva
forçada” modesta na imagem final.
Tópicos Experimentais 1.
Esboce a geometria de transferência de acordo com as sugestões de seu TA. Um bom sistema básico pode assemelhar-se a um
paralelograma e deve facilitar a obtenção de uma boa correspondência de comprimento. Se houver apenas um filtro espacial disponível,
use-o para o feixe de referência. Gire o separador de feixe de forma que o feixe esteja nivelado com o tampão da mesa, 200 mm acima da
mesa e esteja direcionado para o centro de H1. Você deve começar com um separador de feixe pleno de vidro, mas tenha à mão um
separador de feixe dielétrico para ser usado mais adiante. Alinhe cuidadosamente o colimador.
2.
Instale o suporte de placa de vidro transparente no local H1 na direção do feixe de projeção e “ative o xileno” do holograma
mestre do laboratório anterior em uma orientação de forma que a imagem real seja projetada na direção do trajeto do feixe de referência
Para ajudá-lo, segure o holograma em uma luz (use laser se possível) de forma que a visualizar a imagem virtual (você deve marcar o
canto direito superior nessa posição). O feixe de projeção será então projetado próximo do centro, através do lado de vidro da placa, na
direção oposta da iluminação presente. Vire a placa do outro lado e veja se você consegue encontrar a imagem real flutuando na frente do
holograma. Se você estiver usando um laser, você poderá conseguir observar que a imagem está estranhamente com o “lado de fora para
dentro”. Agora transporte a placa do redor do suporte e traga o raio de projeção no mesmo ângulo, com a imagem real indo na direção do
centro da mesa. O lado da emulsão do holograma deve receber xileno para o vidro transparente de forma que a imagem seja projetada
através do suporte da placa.
3.
Localize o melhor “plano central” ou “plano médio” da imagem projetada passando um cartão branco através dela e
encontrando o melhor foco médio (mas não espere encontrar um foco muito bom). Monte o suporte de vidro cinza naquela placa, com a
sua perpendicular direcionada para o centro de H1. Certifique-se de fazer uma anotação sobre a separação H1-H2.
4.
Remova novamente a objetiva do microscópio e sonde a placa mestre H1 com o feixe laser não processado e sem
divergência, ajustando o separador de feixe. Observe a imagem real (que agora possui várias profundidades de foco) projetada em um
cartão branco no plano de transferência, observando a quantidade de movimento relativo entre os pontos de imagem em diversas
profundidades. Recoloque a objetiva do microscópio.
5.
Introduza o feixe de referência para H2 a partir da parte mais inferior possível da mesa (de 1500 a 2000 mm do filtro
espacial). Se tudo der certo, o ângulo de feixe de referência deve ser de aproximadamente 45 graus, mas isso não é muito importante.
Sabe-se que a proporção do feixe pode ser traiçoeira nesse tipo de configuração, já que o feixe do objeto está geralmente fora de foco. O
feixe de referência deve ser no mínimo três vezes mais brilhante do que o ponto mais brilhante do objeto, mas isso é menos crítico se tal
ponto estiver no plano do holograma (o que acontece com freqüência). “Cortar e tentar” é a única forma de descobrir o que fica melhor,
mas o item 3:1 é um bom local para se começar. Se o feixe do objeto estiver muito “quente”, haverão listras ou “queimaduras” ao redor
dos destaques na imagem. Se estiver muito fraco, a imagem estará apagada ou com pouco contraste. Exponha para proporcionar boa
densidade para clareamento e processe com química recomendada pelo TA.
6.
Examine o holograma final pela parte de trás com iluminação por laser (conjugação de fase aproximada) para visualizar a
imagem “ortoscópica” ou de “profundidade correta”.. Procure as bordas da “janela” holográfica na frente da placa (a imagem real de H1).
Observe a distância da fonte de ponto de iluminação e as distâncias dos hologramas até os lados e topo da zona de visualização
(determinados pelo foco em um vidro opaco pelo método de parallax). Vire o holograma (de cima para baixo) para observar a imagem
virtual de H1 flutuando atrás da placa e a imagem pseudoscópica na placa. Por fim, ilumine o holograma por trás novamente com uma
fonte pontual de luz branca, como uma lanterna e observe a cor sair de foco. Qual é a profundidade útil (antes que a desfocalização tornese inaceitável) da imagem que você produziu? Qual é a cor das superfícies mate próximas do plano do holograma e por quê?
Lab No. 7: configuração aproximada