FÍSICA DA HOLOGRAFIA

Para compreender melhor o conceito de holograma, faz sentido abordar os conceitos físicos que constituem a sua base. Conceitos esses que tornam um holograma num fenômeno tão único. Um fator fundamental no processo de construção de um holograma reside no facto de necessitarmos de aproveitar tanto a luz difundida pelo objeto, como a luz proveniente de uma fonte luminosa que incide diretamente no filme.

A luz pode ser vista através de uma ótica ondulatória, em que a sobreposição de dois campos luminosos na mesma região do espaço dá origem a fenômenos de interferências. Quando analisamos o campo luminoso proveniente do objeto e o campo ótico associado à fonte luminosa, percebemos que ambos influenciam diretamente a densidade de energia eletromagnética num dado espaço. A interação desses campos tem como consequência a criação de picos na densidade. Sendo a posição tridimensional desses picos diretamente influenciada pela relação fase e forma das ondas que constituem esses campos. Quando a onda difratada pelo objeto intercepta a onda de referência, cria enumeras franjas de interferências no filme.

Com esta informação, podemos agora introduzir a definição de um holograma como sendo um registo fotográfico de uma secção plana do volume de interferências entre uma onda objeto e uma onda de referência.

O registo fotográfico requer um filme, ou seja, um material sensível à luz que memoriza padrões de energia eletromagnética. Além do filme, para a gravação de um holograma, é necessária uma fonte de emissão de luz estável, isto é, coerente temporalmente. A luz natural não tem essas propriedades, devido à instabilidade dos eletrões nas excitações e desexcitações ocorrentes na sua criação. O Laser por outro lado é suficientemente estável para o processo, pois a sua excitação é estimulada. O fotão que estimula o próximo causa a libertação de um fotão com características exatamente idênticas às suas. Devido à estabilidade do laser, os picos de energia eletromagnética não sofrem variâncias no espaço.

Podemos acrescentar à definição de um holograma como sendo um filtro de luz tridimensional, que apresentam dinâmicas na amplitude e fase, de parâmetros na ordem das centenas de nanômetros.

Na reprodução do holograma, emite-se uma onda de reconstrução no filme, que consequentemente vai gerar uma onda difratada e essa onda é idêntica à onda difratada pelo objeto original, permitindo-nos ter os estímulos idênticos como se estivéssemos a olhar para o objeto original.

TIPOS DE HOLOGRAMAS

Existem muitos tipos de hologramas, e existem muitas formas de os classificar. No contexto deste trabalho, pensámos em classificá-los em três grandes grupos.

HOLOGRAMAS DE REFLEXÃO

Os hologramas de reflexão são hologramas de volume, onde o registo é realizado com as ondas objeto e de referência a incidirem em ambos os lados da placa holográfica, ficando registadas secções de planos de interferência ao invés de franjas de interferência.

HOLOGRAMAS DE TRANSMISSÃO

No caso dos hologramas por transmissão apenas um dos lados recebe a interferência das ondas objeto e de referência, ficando registadas na placa holográfica as franjas de interferência.

HOLOGRAMAS DE LUZ BRANCA E ARCO-ÍRIS

Estes tipos de hologramas permitem a sua visualização com luz natural ou artificial sem a necessidade de esta ser monocromática ou coerente, sendo que o seu registo continua a ser feito com luz coerente e monocromática. Quando representam objetos tridimensionais e sua reprodução é feita pelo processo de estampagem a partir de hologramas óticos convencionais, os hologramas de luz branca de transmissão são chamados de hologramas arco-íris, sendo que nestes apenas existe paralaxe horizontal.

Dos três tipos de hologramas, o de luz branca, reproduzido pelo método de estampagem, é o mais comum, podendo observar-se como elemento de segurança e identificação em notas de banco, cartões de crédito, carta de condução e cartão do cidadão, para dificultar as falsificações.

CRIAÇÃO DE UM HOLOGRAMA

Pensando agora na criação de um holograma, como aplicaremos todos os conceitos até aqui abordados? Que materiais iremos precisar e em que espaço de trabalho o deveremos tentar criar? Apesar da construção de um holograma parecer um processo bastante complexo, não são precisos muitos materiais ou ferramentas para se conseguir criar um. Essencialmente, precisamos dos seguintes materiais:

• Laser: normalmente lasers de hélio-néon, que são os mais comuns na holografia. Por vezes, fazem-se experiências com os díodos dos ponteiros de lasers vermelhos, mas a luz proveniente tende a ser menos coerente e estável, que poderá dificultar imenso a captura de uma boa imagem. Alguns tipos de hologramas usam certos lasers que produzem luz de diferentes cores e dependendo do tipo de laser usado, também poderemos precisar de um obturador para controlar a exposição.

• Lentes: a holografia é frequentemente referida como a “fotografia sem lentes”, no entanto, a holografia requer o uso de lentes. A diferença é que a lente de uma câmara normal foca a luz, enquanto que as lentes usadas na holografia causam a dispersão do feixe.

• Divisor de feixe (beam splitter): é um equipamento que usa espelhos e prismas para separar um feixe de luz único em dois.

• Espelhos: servem para direcionar os feixes de luz para certas localizações. Tal como as lentes e o divisor de feixe, os espelhos têm que estar completamente limpos. Sujidade e manchas poderão degradar a imagem final.

• Filme holográfico: é um material que permite a gravação de luz em alta resolução, o que é necessário para a criação de um holograma. É uma camada de compostos sensíveis à luz numa superfície transparente, como o filme fotográfico. A diferença entre os dois, é que a película holográfica tem que ser capaz de gravar mudanças muito pequenas na luz que ocorrem em distâncias microscópicas. Por outras palavras, um filme holográfico precisa ter um grão muito fino. Em alguns casos, hologramas que usam um laser vermelho dependem de emulsões que respondem melhor à luz vermelha.

No entanto, obter uma boa imagem, requer um espaço de trabalho adequado e, em alguns aspetos, os requisitos para este espaço são mais rigorosos do que os requisitos para o seu equipamento. Por exemplo, quanto mais escura uma sala for, melhor. Uma boa opção para adicionar um pouco de luz sem afetar o holograma, é o uso de uma luz de segurança (safelight), como as usadas em salas escuras. Como a holografia usa frequentemente a luz vermelha, e estas luzes de segurança são normalmente vermelhas, há luzes verde e azul esverdeado de segurança feitas especificamente para holografia.

Um outro aspeto a ter em conta, é que a superfície de trabalho tem que garantir que os equipamentos não sofrem vibrações, quando por exemplo, atravessamos a sala ou um carro passa no exterior. Os laboratórios de holografia e estúdios profissionais costumam usar mesas especialmente concebidas que têm camadas de suporte em forma de favo de mel sobre umas pernas pneumáticas, que iram amortecer as vibrações. A figura abaixo demonstra um exemplo de montagem de uma superfície de trabalho usando câmaras-de- ar e areia.

Para obter um holograma claro, é preciso reduzir também as vibrações no ar, para isso, é necessário desligar todos os sistemas de aquecimento e ar condicionado na instalação.