Holografia

Aluno: Ubiratan Custódio

Prof.: Homero Schiabel

Abril de 2007

SEL-5705 Fundamentos Físicos dos Processos de Formação de Imagens Médicas

Holografia – (holos = inteiro - grafia = escrita)

Fotografia melhorada = permite gravar imagens em 3D

Holografia também pode ser usada em

•Armazenamento de dados

•Geração de imagens médicas

Holografia

Holografia•Inventada conceitualmente em 1947

•Pelo Húngaro Dennis Gabor (1900 – 1979)

•Premio Nobel em Física em 1971

•Resultado inesperado de pesquisa de melhoria de microscópios eletrônicos na British Thomson-Houston Company

•Patente requerida em 17 de dezembro de 1947 (GB685286) pela companhia

•Campo de pesquisa não se desenvolveu até o advento do laser em 1960

Holografia• Primeiros hologramas de objetos em 3D:

• Emmett Leith (1927 – 2005) e Juris Upatnieks em Michigan em 1963 e;

• Por Yuri Denisyuk (1927 – 2006) na URSS

HolografiaVários tipos de hologramas podem ser produzidos

• Hologramas de transmissão

atravessado por luz laser e imagem reconstruída de um lado

• Hologramas de Reflexão

Visto com luz branca Ex.: Cartões de crédito

HolografiaDESCRIÇÃO TÉCNICA

Diferenças entre fotografia e holografia:

Fotografia: gravação ponto-a-ponto da intensidade dos raios de luz

Fotografia colorida: imagem gravada 3 vezes (filtros de cores) – permite reconstrução do comprimento de onda da luz

HolografiaDESCRIÇÃO TÉCNICA

Holograma

Luz de cena real especificada por•Amplitude•Comprimento de onda•Fase (Fotografia: perde informação de fase e junto o efeito 3D)

Holograma grava Intensidade e Fase

Quando iluminado com luz apropriada•Há a difração de parte da luz em exatamente a mesma onda da cena original•Reconstrói a aparência 3D

Hologramas coloridos são factíveis mas a maioria é monocromática

HolografiaDemonstração que a luz é onda eletromagnética

Thomas Young (1773-1829) em 1801

HolografiaProcesso de Gravação

HolografiaProcesso de Gravação

HolografiaProcesso de Reconstrução

HolografiaNecessidade de interferência coerente entre raios de referência e do objeto

Primeiros hologramas gravados com luz de lâmpadas de descarga de mercúrio

Atualmente o laser é utilizado para gravação

Comprimento de coerência determina profundidade máxima da imagem

Laser para holografia possui comprimento de coerência de vários metros

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

A) Interferometria

Técnica mais simples: Dupla Exposição

A mesma onda sensibiliza o filme duas vezes (em seqüência por sobreposição)

Interferometria Diferencial: Se o objeto ou o meio é estacionário (entre as duas exposições) não existirá franjas por interferência (fonte de informações)

Método permite uso de óptica de baixo custo e meio não-homogêneo

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

A) InterferometriaTécnica mais simples: Dupla Exposição

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

A) Interferometria

Conceito estendido a Múltiplas Exposições e Exposições Contínuas (Vibrações)

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

A) Interferometria (cont.)

Técnica da Dupla Freqüência

Fontes de luz de freqüências diferentes sensibilizam o filme

Quando iluminado dois campos de onda são gerados e interferem

Técnica usada para medição de perfil

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

A) Interferometria (cont.)

Técnica de Tempo Real

Imagem holográfica interfere diretamente com o objeto

Deformações monitoradas em tempo real

Objetos reais podem ser comparados por hologramas gerados por computador

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

B) Microscopia Holográfica (Imagens Volumétrica de Alta Resolução)

Fotografia – pouca informação sobre a profundidade do objeto e gravada

Holografia – contém informações de profundidade

Observação a várias distâncias permite “varrer” todo o volume

Aplicações:

•Medição de partículas de aerossóis

•Microscopia

•Estudo de grandes volumes de organismos vivos

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

C) Imagens de Alta Resolução em Meios Sujeitos a Distorções

Cancelamento do efeito de distorção do meio

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

C) Imagens em Meios Sujeitos a Distorções (cont.)

Holograma como placa de compensação

HolografiaAplicações Práticas da Holografia

D) Hologramas como elementos Ópticos

Holograma de um ponto-fonte é basicamente elemento de focalização (uma lente)

Mais leves e compactos do que as lentes

Desvantagem: Aberrações Cromáticas

Holografia

Aplicações Práticas da Holografia

E) Armazenamento de Dados

HVD (Holographic Versatile Disc) armazena até 3,9 TB

Vantagens:

Erros podem ser corrigidos pela característica de gravação de informação em hologramas

Dados lidos à velocidade da luz sem necessidade de processamento computacional

Holografia

Conclusões

Holografia pode ser usada como meio para correções de falhas em tecnologias existentes

Inovação tecnológica em armazenamento de dados e geração de imagens

Uso provável em TV´s de imagens 3D

Uso industrial em medições para testes não-destrutivos

Holografia

Bibliografia

Artigos:

Holography, 1948 – 1971 – Dennis Gabor – IEEE Press

An Introduction to the Principle and Applications of Holography – Joseph W. Goodman – IEEE Press