Aluno: Ubiratan Custódio Prof.: Homero Schiabel Abril de 2007 Holografia Aluno: Ubiratan Custódio Prof.: Homero Schiabel Abril de 2007 SEL-5705 Fundamentos Físicos dos Processos de Formação de Imagens Médicas

Holografia 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 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

Holografia Vários 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

Holografia DESCRIÇÃO 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

Holografia DESCRIÇÃO 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

Holografia Demonstração que a luz é onda eletromagnética Thomas Young (1773-1829) em 1801

Holografia Processo de Gravação

Holografia Processo de Gravação

Holografia Processo de Reconstrução

Holografia Necessidade 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

Holografia Aplicações 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

Holografia Aplicações Práticas da Holografia A) Interferometria Técnica mais simples: Dupla Exposição

Holografia Aplicações Práticas da Holografia A) Interferometria Conceito estendido a Múltiplas Exposições e Exposições Contínuas (Vibrações)

Holografia Aplicações 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

Holografia Aplicações 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

Holografia Aplicações 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

Holografia Aplicações Práticas da Holografia C) Imagens de Alta Resolução em Meios Sujeitos a Distorções Cancelamento do efeito de distorção do meio

Holografia Aplicações Práticas da Holografia C) Imagens em Meios Sujeitos a Distorções (cont.) Holograma como placa de compensação

Holografia Aplicações 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