Luz

Se você quiser ver um holograma, não precisa ir muito longe; basta olhar sua carteira. Existem hologramas na maioria das carteiras de motorista, carteiras de identidade e cartões de crédito. Se você ainda não tem idade para dirigir ou usar um cartão de crédito, pode encontrar hologramas na sua casa. Eles fazem parte doCD, DVD e de pacotes de software, assim como de quase tudo que é vendido como "produto oficial".

Infelizmente, esses hologramas - que existem para dificultar as falsificações - não são muito impressionantes. Você pode ver que as cores e as formas mudam quando você move para frente e para trás, mas geralmente eles parecem apenas figuras brilhantes ou manchas coloridas. Mesmo os hologramas produzidos em massa que caracterizam os heróis de histórias em quadrinhos e filmes podem parecer mais fotografias verdes do que maravilhosas imagens tridimensionais.

Imagem cedida por Consumer Guide Products Os hologramas produzidos em massa geralmente parecem mais fotografias verdes do que imagens tridimensionais

Por outro lado, os hologramas grandes, iluminados comlasers ou exibidos em um ambiente escuro com iluminação cuidadosamente direcionada, são inacreditáveis. Eles são superfícies bidimensionais que mostram imagens tridimensionais absolutamente precisas de objetos reais. Você não precisa usar óculos especiais nem olhar através de um View-Master para ver as imagens tridimensionais.

Se olhar esses hologramas de diferentes ângulos, verá objetos de diferentes perspectivas, exatamente como veria se estivesse olhando um objeto real. Alguns hologramas parecem mover-se à medida que você para perto deles e olha de diferentes ângulos. Outros mudam as cores ou incluem visões de objetos completamente diferentes, dependendo de como você olha para eles.

Se você corta um holograma ao meio, pode ainda ver a imagem inteira em cada pedaço. O mesmo ocorre com pedaços ainda menores.

Os hologramas também apresentam outras características surpreendentes. Se cortar um holograma ao meio, cada parte terá visualizações completas da imagem holográfica inteira. O mesmo ocorre se você cortar um pedaço pequeno - mesmo um fragmento minúsculo terá a imagem inteira. Além disso, se você fizer um holograma de uma lente de aumento, a versão holográfica ampliará os outros objetos no holograma, como se este fosse real.

Se você souber os princípios que estão por trás dos hologramas, ficará fácil entender como eles conseguem fazer tudo isso. Esse artigo explicará como um holograma, a luz e seu cérebro trabalham juntos para fazer imagens tridimensionais luminosas. Todas as propriedades de um holograma originam-se diretamente do processo usado para criá-lo, por isso, começaremos com uma visão geral do que é necessário para fazer um.

Transmissão e reflexãoExistem duas categorias básicas de hologramas - a transmissão e a reflexão. Os hologramas de transmissão criam uma imagem tridimensional quando a luz monocromática, ou a luz que está no mesmo comprimento de onda, passa por eles. Os hologramas de reflexão criam uma imagem tridimensional quando a luz laser ou a luz branca incide fora de sua superfície. Devido à simplicidade, esse artigo discute os hologramas de transmissão vistos com a ajuda de um laser, exceto onde foram observados.

Agradecimentos especiaisAgradecimentos especiais ao dr. Chuck Bennett, professor de física na Universidade da Carolina do Norte, em Asheville, por sua ajuda nesse artigo.

Fazendo um holograma

Não são necessárias muitas ferramentas para fazer um holograma. Você pode fazer um com:

• um laser: os lasers vermelhos, geralmente lasers HeNe (hélio-néon) são comuns na holografia. Alguns experimentos caseiros de holografia contam com diodos de ponteiros de laser vermelho, mas a luz do ponteiro de um laser tende a ser menos coerente e estável, o que pode dificultar a obtenção de uma boa imagem. Alguns tipos de hologramas utilizam lasers que produzem cores diferentes de luz. Dependendo do tipo de laser que estiver usando, você também pode precisar de um obturador para controlar a exposição;  
• lentes: a holografia geralmente é considerada uma "fotografia sem lente", porém ela requer lentes. Contudo, a lente de uma câmera focaliza a luz, enquanto as lentes usadas na holografia fazem o feixe propagar-se;
• um divisor ótico: dispositivo que utiliza espelhos e prismas para dividir um feixe de luz em dois feixes;
• espelhos: direcionam os feixes de luz para os locais certos. Junto com as lentes e o divisor ótico, os espelhos devem estar totalmente limpos. Pó e sujeira podem piorar a imagem final;
• filme holográfico: o filme holográfico pode gravar luz a uma resolução muito alta, o que é necessário para criar um holograma. É uma camada de compostos sensíveis à luz em uma superfície transparente, como o filme fotográfico. A diferença entre o filme fotográfico e o holográfico é que o filme holográfico deve ser capaz de gravar mudanças muito pequenas de luz que ocorrem a distâncias microscópicas. Em outras palavras, ele precisa ter umgrão muito fino. Em alguns casos, os hologramas que utilizam um laser vermelho contam com emulsões que respondem mais intensamente à luz vermelha.

Existem diversas maneiras diferentes de organizar essas ferramentas - mostraremos um arranjo básico de holograma de transmissão.

1. Os pontos do laser no divisor ótico, que divide o feixe de luz em duas partes.
2. Os espelhos direcionam os caminhos desses dois feixes, para que eles incidam em seus alvos.
3. Os dois feixes passam através de uma lente divergente e tornam-se uma fileira larga de luz em vez de um feixe estreito.
4. Um feixe, o feixe do objeto, reflete fora do objeto e na emulsão fotográfica.
5. O outro feixe, o feixe de referência, incide na emulsão sem refletir em outra coisa que não seja o espelho.

Imagem cedida por Consumer Guide Products Já que a holografia normalmente utiliza lasers vermelhos, as luzes vermelhas da câmara escura, como essa, podem interferir na imagem final

Obter uma boa imagem fora dessa configuração requer um espaço de trabalho adequado. Às vezes, as exigências desse espaço são mais rigorosas do que as do equipamento. Quanto mais escuro for o ambiente, melhor. Uma boa opção para iluminar um pouco o ambiente sem afetar o holograma são aquelas luzes utilizadas em câmaras escuras. Uma vez que as luzes da câmara escura geralmente são vermelhas, e a holografia normalmente utiliza laser vermelho, existem luzes verdes e verde-azuladas feitas especificamente para a holografia.

A holografia também requer uma superfície de trabalho que possa manter o equipamento totalmente parado - ele não pode vibrar quando você andar na sala ou quando os carros passarem na rua. Os laboratórios de holografia e os estúdios profissionais geralmente utilizam mesas especialmente projetadas, que possuem camadas de suporte em forma de favo sobre pernaspneumáticas. Elas ficam embaixo do tampo das mesas e amortecem vibrações. Você pode fazer sua própria mesa de holografia colocando tubos internos inflados em uma mesa pequena, com uma caixa cheia de areia sobre ela. A areia e os tubos internos farão o papel dos favos da mesa profissional e dos suportes pneumáticos. Se não tiver muito espaço para colocar essa mesa grande, você pode improvisar usando sacos de areia ou açúcar para segurar cada peça do equipamento, mas eles não ficarão tão firmes quanto uma instalação maior.

Para fazer hologramas claros, você precisa reduzir a vibração no ar. Os sistemas de aquecimento e ar condicionado podem soprar o ar em volta, da mesma forma, o movimento de seu corpo, sua respiração e até mesmo a dissipação do calor de seu corpo. Por essas razões, você precisará desligar o sistema de aquecimento e resfriamento e esperar alguns minutos após a instalação do equipamento para fazer o holograma.

Essas precauções parecem com as recomendações de fotografias levadas ao extremo - ao tirar fotos, você deve manter a lente da câmera limpa, controlar os níveis de luz e manter a câmera completamente parada. Isso porque fazer um holograma é praticamente igual a tirar uma foto com um nível microscópico de detalhes. Na próxima seção, veremos o que os hologramas têm em comum com fotografias.

Hologramas e fotografias

Quando você tira uma foto com uma câmera de filme, acontecem quatro passos básicos num instante:

1. o obturador se abre;
2. a luz atravessa uma lente e incide na emulsão fotográfica em um pedaço do filme;
3. um composto sensível à luz chamado haleto de prata reage com a luz, gravando sua amplitude, ou intensidade, à medida que ela reflete fora da cena na sua frente;
4. o obturador fecha.

Você pode fazer muitas mudanças nesse processo, como na distância de abertura do obturador, no tamanho da ampliação da cena, feita pela lente, e na quantidade de luz extra que será necessária à mistura. Mas independentemente das alterações que você fará, os quatro passos básicos ainda serão os mesmos. Além disso, sem levar em consideração as mudanças na configuração, a imagem final ainda é simplesmente uma gravação da intensidade da luz refletida. Ao desenvolver o filme e imprimir a fotografia, seus olhos e cérebro interpretam a luz que reflete da fotografia como uma representação da imagem original. Você pode aprender mais sobre o processo em Como funciona a visão, Como funcionam as câmeras fotográficas e Como funciona o filme fotográfico.  

Na fotografia, a luz passa por uma lente e um obturador antes de atingir uma parte do filme ou um sensor sensível à luz

Como as fotografias, os hologramas são gravações da luz refletida. Sua criação requer passos semelhantes aos da criação de uma fotografia:

1. um obturador se abre ou muda-se do caminho de um laser. Em algumas configurações, um laser pulsado emite um único pulso de luz, eliminando a necessidade do disparador;
2. a luz do feixe do objeto reflete fora de um objeto. A luz do feixe de referência desvia totalmente do objeto;
3. a luz dos dois feixes ficam em contato com a emulsão fotográfica, onde os compostos sensíveis à luz reagem com ela;
4. o obturador fecha, bloqueando a luz.

Na holografia, a luz atravessa um obturador e as lentes antes de atingir uma parte sensível à luz do filme holográfico

Assim como com a fotografia, o resultado desse processo é um pedaço de filme que gravou a luz que entra. Entretanto, ao desenvolver a chapa holográfica e olhá-la, você verá uma coisa um tanto incomum. O filme desenvolvido de uma câmera mostra uma visão negativa da cena original - as áreas que tinham luz estão escuras, e vice-versa. Ao olhar o negativo, você ainda terá uma noção da cena original.

Mas quando olhar um pedaço de filme desenvolvido, usado para fazer um holograma, você não verá mais nada que se pareça com a cena original. Ao contrário, você pode ver um quadro escuro do filme ou um padrão aleatório de linhas e espirais. A transformação desse quadro do filme em uma imagem exige uma iluminação certa. Em um holograma de transmissão, a luz monocromática brilha através do holograma para formar uma imagem. Em um holograma de reflexão, a luz branca ou monocromática reflete fora da superfície do holograma para formar uma imagem. Seus olhos e cérebro interpretam a luz, que brilha através do holograma ou que reflete fora dele, como uma representação de um objeto tridimensional. Os hologramas que você vê em cartões de crédito e adesivos são hologramas de reflexão.

Você precisa da luz certa para ver um holograma, pois ele grava a fase e aamplitude da luz como um código. Em vez de gravar um simples padrão de luz refletida de uma cena, ele grava a interferência entre o feixe de interferência e o feixe do objeto. Ele faz isso como um padrão de franjas de interferências minúsculas. Toda franja pode ser menor do que um comprimento de onda da luz usada para criá-la. A decodificação dessas franjas de interferência requer um código - esse código é o tipo certo da luz.

A seguir, trataremos exatamente como a luz forma as franjas de interferência.

Hologramas e luz

Para compreender como as franjas de interferência formam-se no filme, você precisa saber um pouco mais sobre a luz. A luz faz parte do espectro eletromagnético - é feita de ondas magnéticas e elétricas de alta freqüência. Essas ondas são absolutamente complexas, mas você pode imaginá-las semelhantes às ondas na água. Elas possuem picos e depressões, além de moverem-se em linha reta até encontrarem um obstáculo. Os obstáculos podem absorver ou refletir a luz, e a maioria dos objetos faz um pouco dos dois. As reflexões de superfícies completamente lisas são especulares, ou espelhadas, enquanto as reflexões de superfícies irregulares são difusas, ou dispersas.

 

O comprimento de onda da luz é a distância de um pico da onda ao seguinte. Isso refere-se à freqüência das ondas, ou à quantidade de ondas que passam um ponto em um determinado período de tempo. A freqüência da luz determina sua cor e é medida em ciclos por segundo, ou Hertz (Hz). As cores na extremidade vermelha do espectro possuem freqüências mais baixas, enquanto as cores na extremidade violeta do espectro possuem freqüências mais altas. A amplitude da luz, ou a altura das ondas, corresponde a sua intensidade.

A reflexão da luz pode ser especular, espelhada (esquerda), difusa ou dispersa

A luz branca, como a luz do sol, contém todas as freqüências diferentes da luz que se propaga em todas as direções, incluindo aquelas que vão além do espectro visível. Embora essa luz permita que você veja tudo ao seu redor, ela é relativamente caótica, pois contém muitos comprimentos de onda diferentes que percorrem direções diferentes. Até as ondas do mesmo comprimento de onda podem estar em uma fase diferente, ou alinhamento entre os picos e as depressões.

A luz do laser, por outro lado, é regular. Os lasers produzem luzmonocromática - possui um comprimento de onda e uma cor. A luz que sai de um laser também é coerente. Todos os picos e depressões das ondas estão alinhadas, ou em fase. As ondas alinham-se espacialmente, ou atravessam a onda do feixe, assim como temporariamente, ou ao longo do comprimento do feixe. Você pode verificar Como funciona o laser para ver com detalhes como um laser faz isso.

Você pode tirar e visualizar uma fotografia usando luz branca não organizada, mas para fazer um holograma, você precisa de luz organizada de um laser. Isso se deve ao fato de que as fotografias gravam somente a amplitude da luz que incide no filme, enquanto os hologramas gravam as diferenças na amplitude e na fase. Para que o filme grave essas diferenças, a luz precisa começar com um comprimento de onda e uma fase em todo o feixe. Todas as ondas precisam ser idênticas quando deixam o laser.

Veja o que acontece quando você liga um laser para expor uma chapa holográfica:

1. uma coluna de luz deixa o laser e passa através do divisor ótico;
2. as duas colunas refletem fora de seus respectivos espelhos e passam por suas respectivas lentes divergentes;
3. o objeto reflete fora do objeto e combina-se com o feixe de referência no filme holográfico.

Existem algumas coisas que não se pode esquecer sobre o feixe do objeto. Uma é que o objeto não é 100% reflexivo - ele absorve parte da luz do laser que incide nele, mudando a intensidade da onda do objeto. As porções mais escuras do objeto absorvem mais luz, e as porções mais claras absorvem menos. 

Quando as ondas de luz refletem, elas seguem a lei da reflexão. O ângulo no qual elas incidem na superfície é o mesmo que o ângulo no qual elas saem.

Na parte superior, a superfície do objeto é irregular em um nível microscópico, mesmo se parecer lisa ao olho humano, por isso produz uma reflexão difusa. Ele dispersa a luz em todas as direções, seguindo a lei da reflexão. Em outras palavras, oângulo de incidência, ou o ângulo no qual a luz incide na superfície, é o mesmo que seu ângulo de reflexão, ou a luz na qual ela deixa a superfície. Essa reflexão difusa faz com que a luz refletida de cada parte do objeto atinja cada parte da chapa holográfica. Isso se deve ao fato de um holograma ser redundante - cada porção da chapa mantém as informações sobre cada porção do objeto.

A chapa holográfica captura a interação entre os feixes de referência e do objeto. A seguir, veremos como isso acontece.

RedundânciaSe partir ao meio um holograma de uma máscara, você ainda poderá ver a máscara inteira em cada metade. Mas se remover metade do holograma, você também removerá metade das informações necessárias para recriar a cena. Por esse motivo, a resolução da imagem que você vê na metade de um holograma não é tão boa. Além disso, a chapa holográfica não obtém informações sobre as áreas que estão fora de sua linha de visão ou fisicamente bloqueadas pela superfície do objeto.

Capturando as franjas

A emulsão sensível à luz usada para criar hologramas faz um registro da interferência entre as ondas de luz nos feixes de referência e objeto. Quando dois picos de onda se encontram, eles amplificam um ao outro. Essa é ainterferência construtiva. Quando dois picos encontram uma depressão, eles cancelam-se reciprocamente. Essa é a interferência destrutiva. Você pode pensar no pico de uma onda como um número positivo e na depressão como um número negativo. Em cada ponto em que os dois feixes se cruzam, esses números se somam, nivelando ou amplificando essa porção da onda.

Isso é muito parecido com o que acontece quando você transmite informações usando ondas de rádio. Nas transmissões de rádio AM (amplitude modulation - modulação da amplitude), você combina uma onda senoidal com uma onda de amplitudes variadas. Nas transmissões de rádio FM (frequency modulation - modulação da freqüência), você combina uma onda senoidal com uma onda de freqüências variadas. De qualquer maneira, a onda senoidal é a onda portadora coberta por uma segunda onda que carrega as informações.

Em um holograma, as duas frentes de onda de luz cruzadas formam um padrão de hiperbolóides - formas tridimensionais que se assemelham ahipérboles giradas ao redor de um ou mais pontos focais. Você pode ler mais a respeito de formas hiperbolóides em Wolfram MathWorld (site em inglês).

A chapa holográfica, que está onde as duas frentes de onda se encontram, captura uma seção transversal, ou uma porção fina, dessas formas tridimensionais. Se isso parece confuso, apenas imagine olhar por um lado de um aquário limpo cheio de água. Se você jogar duas pedras na água em extremidades opostas do aquário, as ondas se espalharão rumo ao centro, em círculos concêntricos. Quando as ondas se encontrarem, elas interferirão construtiva e destrutivamente umas nas outras. Se você tirou uma foto desse aquário e escondeu-o todo, exceto uma porção fina no meio, o que você viu foi uma seção transversal da interferência entre dois conjuntos de ondas em um local específico.

Você pode visualizar a interação das ondas de luz imaginando as ondas na água

A luz que atinge a emulsão holográfica é como as ondas no aquário. Ela possui picos e depressões, e algumas ondas são maiores, outras menores. O haleto de prata na emulsão responde a essas ondas de luz assim como responde às ondas de luz em uma fotografia comum. Quando você desenvolve a emulsão, partes dela que recebem luz mais intensa ficam mais escuras, e as que recebem luz menos intensa ficam um pouco mais claras. Essas áreas mais claras e mais escuras tornam-se as franjas de interferência.

A amplitude das ondas corresponde ao contraste entre as franjas. O comprimento das ondas converte-se na forma de cada franja. A coerência espacial e o contraste são um resultado direto da reflexão dos feixes de laser fora do objeto.

Para fazer essas franjas voltarem a ser imagens é necessário luz. O problema é que todas as minúsculas franjas de interferência sobrepostas podem deixar o holograma tão escuro que ele acaba absorvendo a maior parte da luz, deixando passar pouca luz para a reconstrução da imagem. Por essa razão, o processamento da emulsão holográfica geralmente requer umbranqueamento usando-se um banho de branqueamento. Outra alternativa é usar uma substância sensível à luz em vez de haleto de prata, comogelatina dicromada, para gravar as franjas de interferência.

Uma vez que o holograma for branqueado, ele ficará claro, e não escuro. Suas franjas de interferência ainda existem, mas elas possuem um índice de refração diferente, ao contrário de uma cor mais escura. O índice de refração é a diferença entre a velocidade com que a luz viaja através de um meio e a velocidade com que ela viaja no vácuo. Por exemplo, a velocidade de uma onda de luz pode mudar à medida que ela viaja pelo ar, água, vidro, diferentes gases e diferentes tipos de filme. Às vezes, isso produz distorções visíveis, como a curvatura aparente de uma colher colocada em meio copo de água. As diferenças do índice de refração também produzem arco-íris nas bolhas de sabão e nas manchas de óleo nas garagens. Em um holograma branqueado, as variações do índice de refração mudam a forma como as ondas de luz percorrem as franjas de interferência e refletem fora delas.

Essas franjas são como um código. Levam seus olhos, seu cérebro e o tipo certo de luz a decodificá-las em uma imagem. Na próxima seção, veremos como isso acontece.

Lentes de aumento holográficasSe você faz o holograma de uma cena que inclui uma lente de aumento, a luz do feixe do objeto atravessa a lente até a emulsão. A lente de aumento propaga a luz do laser, assim como o faria com a luz comum. Essa luz propagada é o que forma parte do padrão de interferência na emulsão. Você também pode usar o processo holográfico para ampliar as imagens posicionando o objeto bem longe da chapa holográfica. As ondas de luz refletidas fora do objeto podem dispersar-se mais longe antes de atingirem a chapa. Você pode ampliar um holograma exibido usando um laser com um comprimento de onda maior para iluminá-lo.

Decodificando as franjas

As franjas de interferência microscópica em um holograma não significam muito ao olho humano. Na verdade, uma vez que as franjas sobrepostas sejam escuras e microscópicas, tudo que você provavelmente verá, se olhar o filme desenvolvido de um holograma de transmissão, será um quadrado escuro. Mas ele muda quando a luz monocromática passa através dele. Rapidamente, você vê uma imagem tridimensional no mesmo local onde o objeto estava quando o holograma foi feito.

Em um holograma de transmissão, a luz que ilumina o holograma origina-se do lado oposto do observador

Muitas coisas ocorrem simultaneamente para isso acontecer. Primeiro, a luz passa através de uma lente divergente, o que faz a luz monocromática - ou a luz que consiste em uma cor do comprimento de onda - incidir em cada parte do holograma simultaneamente. Como o holograma é transparente, eletransmite grande parte dessa luz, que atravessa inalterada.

Independentemente se são escuras ou claras, as franjas de interferênciarefletem parte da luz. É aqui que as coisas ficam interessantes. Cada franja de interferência é como um espelho microscópico curvado. A luz que incide nela segue a lei da reflexão, exatamente como antes, quando ela ricocheteou no objeto para criar o holograma em primeiro lugar. Seu ângulo de incidência é igual a seu ângulo de reflexão, e a luz começa a percorrer várias direções diferentes.

As franjas de interferência em um holograma fazem a luz dispersar em todas as direções, criando uma imagem no processo. As franjas refratam e refletem parte da luz (inserção), e parte atravessa inalterada.

Mas isso é somente parte do processo. Quando a luz contorna um obstáculo ou passa através de um orifício, ela sofre difração, ou dispersa-se. Quanto mais o feixe de luz se dispersar de seu caminho original, mais escuro ele ficará ao longo das extremidades. Você pode ver o que estamos dizendo colocando um painel ranhurado em um aquário, transversalmente à sua largura. Se você jogar um seixo em uma extremidade do aquário, as ondas se espalharão rumo ao painel, em círculos concêntricos. Somente uma pequena parte de cada círculo fará isso através de cada vão no painel. Cada uma dessas pequenas partes continuará se espalhando no outro lado.

Esse processo é um resultado direto da luz que viaja como uma onda - quando uma onda se move próximo a um obstáculo ou através de um orifício, a frente da onda expande-se no outro lado. Existem tantos orifícios entre as franjas de interferência de um holograma, que eles agem como umagrade de difração, fazendo com que muitas frentes de onda cruzadas apareçam em um espaço bastante pequeno.

Essa grade de difração e as superfícies reflexivas dentro do hologramarecriam o feixe do objeto original. Esse feixe é absolutamente idêntico ao feixe do objeto original antes de ter sido combinado com a onda de referência. Isso é o que acontece quando você escuta rádio. Seu rádio remove a onda senoidal que carregou as informações moduladas em freqüência ou amplitude. A onda de informações retorna ao seu estado original, antes de ter sido combinada com a onda senoidal para transmissão.

O feixe também move-se na mesma direção que o feixe do objeto original, dispersando-se. Como o objeto estava no outro lado da chapa holográfica, o feixe vai até você. Seus olhos focalizam essa luz, e seu cérebro interpreta-a como uma imagem tridimensional localizada atrás do holograma transparente. Isso pode parecer absurdo, mas você encontra esse fenômeno diariamente. Toda vez que olha o espelho, você se vê e vê todo o ambiente que está atrás, como se ele estivesse no outro lado da superfície do espelho. Mas os raios de luz que formam essa imagem não estão no outro lado do espelho - eles são os que ricocheteiam da superfície do espelho e atingem seus olhos. A maioria dos hologramas também age como filtro de cores, então, você vê o objeto como a mesma cor que o laser usou em sua criação em vez de sua cor natural.

Essa imagem virtual origina-se da luz que incide nas franjas de interferência e se propaga no caminho até seus olhos. Contudo, a luz que incide no ladooposto de cada franja faz o contrário. Em vez de mover-se para cima e divergir, ela move-se para baixo e converge. Ela transforma-se em uma reprodução focada do objeto - uma imagem real que você pode ver se colocar uma tela em seu caminho. A imagem real é pseudoscópica, ou movida de trás para frente - é o oposto da imagem virtual que você consegue ver sem o auxílio de uma tela. Com a iluminação certa, os hologramas podem exibir as duas imagens ao mesmo tempo. Entretanto, em alguns casos, ver a imagem real ou virtual depende do lado do holograma que está voltado para você.

Seu cérebro desempenha um papel importante na percepção dessa imagens. Quando seus olhos detectam a luz da imagem virtual, seu cérebro interpreta-a como um feixe de luz refletido de um objeto real. Seu cérebro utiliza várias sugestões, incluindo sombras, posições relativas de diferentes objetos, distâncias e desvios, ou diferenças nos ângulos, para interpretar essa cena corretamente. Ele utiliza essas mesmas sugestões para interpretar a imagem real pseudoscópica.

Essa descrição aplica-se a hologramas de transmissão feitos com emulsão de haleto de prata. A seguir, veremos alguns outros tipos de hologramas.

Holografia e matemáticaVocê pode descrever todas as interações entre os feixes de referência e objeto, assim como as formas das franjas de interferência, usando equações matemáticas. Isso possibilita a programação de um computador para imprimir um padrão em uma chapa holográfica, criando um holograma de um objeto que realmente não existe.

Outros tipos de holograma

Os hologramas que você compra como brinquedos ou vê na sua carteira de motorista são hologramas de reflexão. Geralmente, são produzidos em massa usando um método de estampagem. Quando você desenvolve uma emulsão holográfica, a superfície da emulsão rompe-se à medida que os grãos de haleto de prata são reduzidos à prata pura. Isso faz com que a textura da superfície da emulsão mude. Um método da produção em massa dos hologramas é revestir essa superfície em metal para reforçá-la, usando-a para estampar o padrão de interferência na chapa metálica. Muitas vezes, você consegue ver esses hologramas em luz branca normal. Você também pode produzir hologramas em massa imprimindo-os a partir de um holograma mestre, da mesma forma com que você pode criar muitas impressões fotográficas a partir do mesmo negativo.

Imagem cedida por Dreamstime Os hologramas encontrados em cartões de crédito e outros objetos do cotidiano são produzidos em massa estampando-se o padrão do holograma na chapa

Mas os hologramas de reflexão também podem ser tão bem elaborados quanto os hologramas de transmissão que já discutimos. Existem muitas configurações de objetos e laser que podem produzir esses tipos de hologramas. Uma configuração comum é a em linha, com o laser, a emulsão e o objeto em uma linha. O feixe do laser começa como o feixe de referência. Ele passa através da emulsão, ricocheteia no objeto do outro lado e retorna para a emulsão como feixe do objeto, criando um padrão de interferência. Você visualiza esse holograma quando a luz branca ou monocromática reflete fora de sua superfície. Você ainda está vendo uma imagem virtual - interpretação do seu cérebro das ondas de luz que parecem estar vindo de um objeto real no outro lado do holograma.

Os hologramas de reflexão geralmente são mais espessos do que os hologramas de transmissão. Existe mais espaço físico para gravar as franjas de interferência. Isso também significa que há mais camadas de superfícies reflexivas para a luz atingir. Você pode pensar nos hologramas que são feitos dessa maneira como aqueles que possuem várias camadas com apenas metade da profundidade de um comprimento de onda. Quando a luz penetra na primeira camada, parte dela reflete em direção à fonte de luz e o restante estende-se à próxima camada, onde o processo se repete. A luz de cada camada interfere na luz das camadas acima. Isso é conhecido comoefeito Bragg, e é parte necessária da reconstrução do feixe do objeto nos hologramas de reflexão. Além disso, os hologramas com um efeito Bragg forte são chamados de hologramas espessos, enquanto aqueles com um efeito Bragg pequeno são os finos.

O efeito Bragg também pode mudar a forma como o holograma reflete a luz, especialmente nos hologramas que você consegue visualizar na luz branca. Em ângulos de visualização variados, o efeito Bragg pode ser diferente para diferentes comprimentos de onda da luz. Isso significa que você pode ver o holograma como uma cor a partir de um ângulo e como outra cor a partir de outro ângulo. O efeito Bragg também é uma das razões pelas quais a maioria dos novos hologramas aparece verde, mesmo que tenha sido criada com um laser vermelho.

Em filmes, os hologramas podem aparecer para mover e recriar cenas animadas inteiras no ar, mas os hologramas de hoje conseguem apenas imitar o movimento. Você pode ter a ilusão do movimento ao expor uma emulsão holográfica várias vezes a diferentes ângulos utilizando objetos em diversas posições. O holograma apenas cria cada imagem quando a luz incide do ângulo certo. Quando você vê esse holograma de ângulos diferentes, seu cérebro interpreta as diferenças nas imagens como movimento. É como se você estivesse vendo um flip book holográfico. Você também pode usar um laser pulsado que dispara por um minuto, em fração de segundo, para fazer hologramas fixos de objetos em movimento.

Imagem (c) 1996-2007 Holophile, Inc. O famoso holograma "The Kiss" mostra uma seqüência de imagens estacionárias semelhantes. Seu olho vê muitos quadros simultaneamente, e seu cérebro interpreta-os como imagens em movimento.

Várias exposições da mesma chapa podem levar também a outros efeitos. Você pode expor a chapa de dois ângulos usando duas imagens completamente diferentes, criando um holograma que exiba diversas imagens, dependendo do ângulo de visualização. A exposição da mesma chapa usando exatamente a mesma cena e os mesmos lasers azul, verde e vermelho pode criar um holograma repleto de cores. Entretanto, esse processo é complicado e geralmente não é usado para hologramas produzidos em massa. Você também pode expor a mesma cena antes e depois de a pessoa ter sentido algum tipo de estímulo, como uma rajada de vento ou uma vibração. Isso faz com que os pesquisadores vejam exatamente como o estímulo mudou o objeto.

O uso de lasers para fazer imagens tridimensionais de objetos pode parecer uma novidade ou uma forma de arte. Mas os hologramas têm, cada vez mais, usos práticos. Os cientistas podem usar hologramas pra estudar objetos em três dimensões, além de usar holografia acústica para criar reconstruções tridimensionais de ondas sonoras. A memória holográfica também tornou-se um método cada vez mais comum de armazenamento de grandes quantidades de dados em um espaço muito pequeno. Alguns pesquisadores ainda acreditam que o cérebro humano armazena informações de maneira semelhante a um holograma. Embora os hologramas realmente não se movam como fazem nos filmes, os pesquisadores estão estudando formas de projetar hologramas totalmente tridimensionais no ar visível. No futuro, você poderá usar hologramas para fazer qualquer coisa, desde assistir TV a decidir qual corte de cabelo ficará melhor em você.

O primeiro hologramaDennis Gabor inventou os hologramas em 1947. Ele estava tentando encontrar um método para melhorar a resolução dos microscópios de elétron. Contudo, os lasers, que são necessários para criar e exibir bons hologramas, só foram inventados depois de 1960. Gabor usou uma lâmpada de vapor de mercúrio, que produziu luz azul monocromática, e os filtros tornaram sua luz mais coerente. Gabor ganhou o Prêmio Nobel de Física por sua invenção em 1971.