La holografía y sus aplicaciones

Taller para Estudiantes Secundarios

Dr. Nicolás Budini, Cecilia Mulone, Dr. Felipe GarcésIFIS Litoral (UNL-CONICET) y UTN Paraná

Holografía: del griego escribir todo, es una técnica mediante la cual se registra la interferencia entre la luz reflejada por un objeto y una luz de referencia.

Holograma: es la imagen que se registra mediante la técnica holográfica o bien la imagen que se reconstruye a partir del holograma.

Un holograma es a la holografía lo que una foto (fotograma) es a la fotografía.

La holografía es una técnica muy emparentada con la fotografía.

¿Cómo se produce una foto?

Se prepara la escena

¿Cómo se produce una foto?

Se ilumina la escena

¿Cómo se produce una foto?

Se captura la luz reflejada

¿Cómo se produce un holograma?

Se prepara la escena

¿Cómo se produce un holograma?

Se ilumina la escena (con luz coherente)

¿Cómo se produce un holograma?

Se captura la luz reflejada, pero …

¿Cómo se produce un holograma?

Se ilumina también directamente la película (haz de referencia)

Diferencias entre la holografía y la fotografía

- Hay una lente que focaliza la imagen- No hay haz de referencia

- La luz es incoherente

- No hay una lente que focaliza la imagen- Hay haz de referencia (hay interferencia)

- La luz es coherente (láser)

Los dispositivos para adquirir imágenes cuentan con una lente …

pero en holografía la lente no se usa (no se focaliza la imagen)

sensor óptico CCD

con lente se forma una imagen

sin lente se forma un mapa de intensidades

Mapa de intensidades de la luz reflejada por el objeto adquirido sin lente

objeto

Mapa de intensidades de la luz de referencia y la luz reflejada por el objeto adquirido sin lente

objeto referencia

¡HOLOGRAMA!

MAPA DE INTERFERENCIA ENTRE LA LUZ REFLEJADA POR

EL OBJETO Y LA LUZ DE REFERENCIA

Pero… ¿qué es la interferencia de la luz?

¿Para qué sirve un holograma?Sirve básicamente para almacenar

información de la luz reflejada por los objetos de la escena (al igual que una foto)

¿Cómo se recupera la imagen almacenada en un holograma?

Puede recuperarse iluminando el holograma con la misma luz de referencia con la que fue tomado (si el sensor usado fue una película fotográfica)

¿Y si se usó una cámara digital?En este caso se recupera mediante

un programa computacional

¿Para qué sirve un holograma?Sirve básicamente para almacenar

información de la luz reflejada por los objetos de la escena (al igual que una foto)

¿Cómo se recupera la imagen almacenada en un holograma?

Puede recuperarse iluminando el holograma con la misma luz de referencia con la que fue tomado (si el sensor usado fue una película fotográfica)

¿Y si se usó una cámara digital?En este caso se recupera mediante

un programa computacional

sensordigital

imagendigital

holograma digital

algoritmo

1. ¿Qué es la luz?La luz es una onda electromagnética

2. ¿Y qué significa que una onda sea electromagnética?

Que está compuesta por la oscilación (onda) de un campo eléctrico (electro-) y un campo magnético (-magnética)

3. ¿Y qué es la interferencia de la luz?

Es la interacción entre dos o más ondas de luz al encontrarse en un mismo punto del espacio y al mismo tiempo

iluminación

iluminación

iluminación

iluminación

pantalla

franjas de interferencia

Las ondas de luz sólo pueden interferir bajo la condición de que sean coherentes

Pero… ¿qué es la coherencia?Dos o más ondas de luz son

coherentes si entre ellas se recuerdan y reconocen mutuamente al reencontrarse después de haberse separado (correlación espacial y temporal)

Una lámpara común NO emite luz coherente

El láser es la fuente de luz coherente por excelencia

¿Nos conocemos?Mmm… no recuerdo

Creo que nos conocemos Sí! Fuimos a la misma escuela

Ondas incoherentes

Ondas coherentes

La luz incoherente no sirve para producir un holograma

Las ondas de luz generadas por la lámpara común son inhomogéneas y varían en función del tiempo

La luz coherente sí sirve para producir un holograma

Las ondas de luz generadas por un láser son homogéneas y se mantienen lo suficientemente constante en función del tiempo

Para generar un holograma se necesita en primer lugar un objeto o una escena y acomodar el sistema compuesto por el objeto, la fuente de luz y el sensor óptico adecuadamente

Luego, es necesario iluminar el objeto con luz coherente (láser). Puede ser un puntero láser común (hay de distintas calidades). El sensor óptico debe ser de calidad relativamente buena.

Hay que buscar que el reflejo del objeto (haz del objeto) llegue al sensor óptico, como así también asegurarse de que llegue a éste el haz de referencia

Si todo está adecuadamente ubicado, el sensor debe registrar el mapa de interferencia entre el haz del objeto y el de referencia

sensor ópticocámara CCD

espejo

Objeto (peón)

Puntero láser

Para generar un holograma se necesita en primer lugar un objeto o una escena y acomodar el sistema compuesto por el objeto, la fuente de luz y el sensor óptico adecuadamente

Luego, es necesario iluminar el objeto con luz coherente (láser). Puede ser un puntero láser común (hay de distintas calidades). El sensor óptico debe ser de calidad relativamente buena.

Hay que buscar que el reflejo del objeto (haz del objeto) llegue al sensor óptico, como así también asegurarse de que llegue a éste el haz de referencia

Si todo está adecuadamente ubicado, el sensor debe registrar el mapa de interferencia entre el haz del objeto y el de referencia

Los hologramas almacenados en película fotográfica deben ser iluminados para reconstruir la imagen (con un haz de referencia similar al usado para grabarlo)

Los hologramas digitales se reconstruyen mediante algoritmos de computadora

ualquier porción del holograma contiene información de toda la escena

(1) (2)(3)

(1)

(2)

(3)

Los hologramas almacenados en película fotográfica deben ser iluminados para reconstruir la imagen (con un haz de referencia similar al usado para grabarlo)

Los hologramas digitales se reconstruyen mediante algoritmos de computadora

Cualquier porción del holograma contiene información de toda la escena

imagendigital

holograma digital

algoritmo

Los hologramas almacenados en película fotográfica deben ser iluminados para reconstruir la imagen (con un haz de referencia similar al usado para grabarlo)

Los hologramas digitales se reconstruyen mediante algoritmos de computadora

Cualquier porción del holograma contiene información de toda la escena.

(1)

(2)

(3)

(4)

(1)

(2)(3)

(4)

Medición de deformaciones

Medición de desplazamientos

Posicionamiento micrométrico

Medición de espesores

Medición de cambio del índice de refracción en medios transparentes (por transmisión)

Encriptación de información

Microscopía

iluminación

observación

Medición de deformaciones

Medición de desplazamientos

Posicionamiento micrométrico

Medición de espesores

Medición de cambio del índice de refracción en medios transparentes (por transmisión)

Encriptación de información

Microscopía

iluminación

observación

Medición de deformaciones

Medición de desplazamientos

Posicionamiento micrométrico

Medición de espesores

Medición de cambio del índice de refracción en medios transparentes (por transmisión)

Encriptación de información

Microscopía

iluminación

observación

Medición de deformaciones

Medición de desplazamientos

Posicionamiento micrométrico

Medición de espesores

Medición de cambio del índice de refracción en medios transparentes (por transmisión)

Encriptación de información

Microscopía

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

Se ubica la figura bajo el papel acetato

Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

-Se ubica la figura bajo el papel acetato

-Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

-Se ubica la figura bajo el papel acetato

-Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

-Se ubica la figura bajo el papel acetato

-Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

-Se ubica la figura bajo el papel acetato

-Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Holograma terminado

Materiales:-Papel acetato, o láminas de acrílico, o plástico de caja de CD

-Compás con dos puntas y regulable (hay otras alternativas)

-Una figura modelo (pueden ser letras para empezar) que consista en puntos

-Se ubica la figura bajo el papel acetato

-Se fija el compás con cierto ancho y se traza un arco por punto de la imagen

Para observar la imagen se debe iluminar con una fuente de luz bastante puntual