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Projetor de Galáxia – Distorção do laser para simular estrelas

Prezados,

Me chamo Luís, tenho 24 anos e sou engenheiro formado na UFRGS.

A pouco tempo comprei um dispositivo como da imagem abaixo que simula uma galáxia. O mesmo consiste basicamente de duas partes: uma que projeta uma luz colorida e outra que projeta um laser verde para simular estrelas.

O efeito das estrelas pode ser visto melhor no video a seguir, a partir dos 4min: https://www.youtube.com/watch?v=WpOb8uzjsx8

Em dado dia, um pequeno pedacinho de plástico que ficava em cima do laser verde caiu, revelando que o laser verde na verdade projeta apenas um ponto pra cima, igual uma “laser pointer”. O pedacinho de plástico que caiu devia ter cerca de 50x50mm.  A pergunta é: como esse pequeno pedaço de plástico consegue transformar um laser sendo projeto para um único ponto diretamente acima em todas as “estrelas”? Existe um material que faça isso naturalmente?

Agradeço desde já.

Luís.

Respondido por: Prof. Ricardo Rego Bordalo Correia - IF-UFRGS

De acordo com as imagens do vídeo e pela descrição do material que se encontrava diretamente em frente ao feixe do laser, podemos interpretar que se trata de um elemento ótico difrativo, i.e., um holograma. Este não corresponde a nenhum material especial, somente padrões gravados sobre uma matriz de material plástico que produz o efeito observado na parede quando o feixe do laser é difratado nesta estrutura. 

É possível notar que o padrão projetado, conforme observado no vídeo, trata-se do resultado da difração do laser em um padrão regular quadriculado como aquele da trama de um tecido. Apontadores lasers costumam ser vendidos acompanhados por uma série de ponteiras intercambiáveis que produzem os mais diversos padrões de difração, desde imagens de pequenos objetos, a padrões muito similares àqueles observados no vídeo.

Uma curiosidade sobre os padrões difrativos é que as figuras produzidas em planos distantes de alguns metros, podem mudar de tamanho ao variar a distância, porém podem também continuar a reproduzir a mesma imagem, ou ainda, apresentar outros padrões de acordo com a distância propagada. Esta característica é distinta daquela imagem produzida por projeções de lentes, como no caso de projetor de multimídia, onde a posição da imagem é definida pela posição do objeto em relação à lente através de uma reconstrução de imagem projetada pela Ótica Geométrica. 

Efeitos difrativos de formação de padrões são descritos pela Ótica Física, em particular, pela Ótica de Fourier [1], explorando a característica ondulatória da luz. Outra curiosidade é que este ano, 2021, comemora-se os 50 anos do prêmio Nobel de Dennis Gabor, inventor da holografia em 1947. Gabor trabalhava no aprimoramento das imagens obtidas pelo microscópio eletrônico, limitado pela aberração esférica das lentes magnéticas do microscópio.

Para resolver este problema, Gabor se perguntou: “Por que não tirar uma péssima foto eletrônica, mas que contenha toda a informação, e corrigi-la por meios óticos”?. Após gravar em uma placa fotográfica o padrão de interferência entre um feixe de elétrons coerente difratado — a frente de onda produzida por um objeto — e um segundo feixe eletrônico de referência, reconstruiu com luz visível a frente de onda original a partir do padrão gravado na placa, de modo que as aberrações da ótica eletrônica fossem corrigidas por métodos óticos convencionais.

[1] “INTRODUÇÃO À ÓTICA DE FOURIER“, Marcos Cesar Danhoni Neves, Hilton Souza Bernabe, Alessandro Albanese, Agosto de 2020, LCV Edições e Editora da Universidade Estadual de Maringá. (Livro disponível no Research Gate)


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