Holograma

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Antecedentes

Um holograma é uma superfície plana que, sob iluminação adequada, parece conter uma imagem tridimensional. Um holograma também pode projetar uma imagem tridimensional no ar - uma imagem real que pode ser fotografada embora não possa ser tocada. Como não podem ser copiados por meios comuns, os hologramas são amplamente usados ​​para evitar a falsificação de documentos, como cartões de crédito, carteiras de motorista e bilhetes de admissão. A palavra holograma vem das raízes gregas holos significando inteiro e gramma significado mensagem. O processo de fazer um holograma é chamado de holografia. Quando um holograma é feito, a luz de um laser registra uma imagem do objeto desejado em um filme ou chapa fotográfica.

Existem basicamente dois tipos de hologramas. Um holograma de reflexão é visto quando iluminado pela frente, enquanto um holograma de transmissão é visto brilhando uma luz através dele do lado traseiro. Um holograma em relevo é feito apoiando um holograma de transmissão com uma substância semelhante a um espelho, o que permite que seja visto quando iluminado de frente. Hologramas também podem ser feitos para mostrar objetos em movimento; essas sequências, chamadas de estereogramas, duram normalmente de três a 20 segundos.

Embora um holograma seja uma imagem visual de um objeto físico, é bastante diferente de uma fotografia. Por exemplo, quando um objeto é fotografado, cada parte da foto contém uma imagem da parte correspondente do objeto original. Cada seção de um holograma, entretanto, contém uma imagem completa do objeto original, vista de um ponto de vista que corresponde à posição da seção no holograma. Assim, se a placa transparente contendo um holograma de transmissão for quebrada, cada peça ainda poderá projetar a imagem inteira, embora de um ponto de vista diferente. Usar um pedaço próximo ao topo da placa holográfica produzirá uma imagem vista de cima, enquanto usar um pedaço próximo à parte inferior da placa criará a impressão de olhar para cima em direção ao objeto.

Outra propriedade interessante dos hologramas é que eles preservam as propriedades ópticas de objetos como lentes. Por exemplo, considere fazer um holograma de uma lupa colocada na frente de uma borboleta. Ao ver a imagem holográfica desses objetos, um observador descobrirá que as porções da borboleta vistas através da imagem da lupa serão aumentadas.

A embalagem holográfica demonstrou aumentar as vendas de certos produtos. Os hologramas de projeção são especialmente atraentes e são usados ​​em feiras e lojas de varejo. Eles podem ser usados ​​para exibir objetos extremamente delicados ou valiosos. Um exemplo clássico foi a imagem de uma mão adornada com diamantes que foi projetada na calçada do lado de fora da joalheria Cartier em Nova York em 1970. Não apenas chamou a atenção das pessoas que passavam por ela, mas atraiu equipes de noticiários de televisão. Na verdade, foi até atacado por um pedestre com guarda-chuva que pensou que fosse "obra do diabo". Em outro caso, em vez de manusear repetidamente o frágil crânio do homem Lindow de 2.300 anos, os pesquisadores estudaram sua imagem holográfica. O Departamento de Ciência Forense da Scotland Yard usou esta imagem holográfica para construir um modelo físico dos restos mortais do homem pré-histórico. Como mais uma aplicação da holografia, o ex-técnico de futebol americano do Chicago Bears, Mike Ditka, exibiu um retrato holográfico de si mesmo em seu restaurante para criar uma imagem um tanto pessoal quando ele não poderia estar lá pessoalmente.

Hologramas podem ser feitos em casa por amadores com um investimento modesto em equipamento. O processo requer um laser e uma mesa de isolamento para evitar a movimentação do equipamento durante a exposição do filme. Os hologramas também são produzidos comercialmente e podem ser reproduzidos em grandes quantidades. Usando arte de estoque, um holograma mestre para produção em massa pode ser criado por apenas US $ 2.500, enquanto o uso de arte personalizada pode custar de US $ 5.000 a $ 10.000. A reprodução da imagem custa de 1 a 4 centavos por polegada (2,5 cm), dependendo do volume; isso representa uma redução de 40% desde que os hologramas em relevo foram comercializados pela primeira vez no final dos anos 1970. Hologramas acabados podem ser fixados em outros objetos como etiquetas sensíveis à pressão (0,5 a 1,5 centavos cada) ou por estampagem a quente (2 a 5 centavos cada). Depois que a arte finalizada, leva cerca de três meses para criar e reproduzir um lote de hologramas comerciais. Estima-se que mais de $ 200 milhões em hologramas em relevo foram fabricados em 1995.

História

O primeiro holograma foi feito em 1947 por Dennis Gabor, um cientista nascido na Hungria que trabalhava no Imperial College de Londres. Gabor estava tentando refinar o projeto de um microscópio eletrônico. Ele desenvolveu uma nova técnica, que decidiu testar com um feixe de luz filtrado antes de tentar com um feixe de elétrons. Gabor fez um holograma de transmissão filtrando cuidadosamente sua fonte de luz, mas o processo não se tornou prático até que a tecnologia fornecesse uma maneira de produzir luz coerente - luz que consiste em uma única frequência e um único comprimento de onda. A produção de hologramas disparou com a invenção do laser em 1960, quando um laser gera luz de uma única cor (frequência) e produz ondas que viajam em fase umas com as outras.

Em 1962, usando um laser para replicar o experimento de holografia de Gabor, Emmett Leith e Juris Upatnieks, da Universidade de Michigan, produziram um holograma de transmissão de um trem de brinquedo e um pássaro. A imagem era nítida e tridimensional, mas só poderia ser vista iluminando-a com um laser. Naquele mesmo ano, Uri N. Denisyuk, da União Soviética, produziu um holograma de reflexão que podia ser visto com a luz de uma lâmpada comum. Outro avanço veio em 1968, quando Stephen A. Benton criou o primeiro holograma de transmissão que podia ser visto à luz comum. Isso levou ao desenvolvimento de hologramas em relevo, tornando possível a produção em massa de hologramas para uso comum.

Quase um quarto de século depois de ter feito o primeiro holograma, Gabor recebeu o Prêmio Nobel de Física por essa conquista em 1971. No ano seguinte, Lloyd Cross fez a primeira gravação de um holograma em movimento, imprimindo quadros sequenciais de filmes cinematográficos comuns em filme holográfico.

Matérias-primas

Hologramas feitos por indivíduos são geralmente expostos em filmes fotográficos de alta resolução revestidos com uma emulsão de haleto de prata. Hologramas feitos para produção em massa são expostos em uma placa de vidro pré-tratada com óxido de ferro e então revestida com fotorresiste. O material fotoresiste reagirá quimicamente ao comprimento de onda específico da luz que será usado para criar o holograma. Devido à sua disponibilidade a um custo relativamente baixo, os lasers de hélio-neon são mais comumente usados ​​por indivíduos que fazem seus próprios hologramas. Os fabricantes de hologramas comerciais usam diferentes tipos de laser, como rubi, hélio-cádmio ou íon criptônio-argônio.

Após a exposição, o filme ou placa fotorresistente é processado em reveladores químicos como os usados ​​na fotografia. Tanto o níquel quanto a prata são usados ​​para fazer os masters de produção que serão usados ​​para carimbar várias cópias dos hologramas em filme de poliéster ou polipropileno. O alumínio é usado para criar o revestimento reflexivo na parte de trás dos hologramas em relevo.

Design

Um objeto físico tridimensional pode ser usado para criar um holograma. A imagem holográfica é normalmente do mesmo tamanho que o original objeto. Isso pode exigir a construção de um modelo em escala detalhada do assunto real em um tamanho adequado para a imagem holográfica. Alternativamente, a arte que deve ser reproduzida como um holograma pode ser gerada por computador, caso em que o software controla a exposição do laser do arquivo de imagem, um pixel de cada vez. (Pixels são os pontos individuais que compõem uma imagem gráfica em uma tela de computador ou impressão).

O processo de fabricação

Vários manuais estão disponíveis que explicam aos hológrafos amadores como fazer hologramas em casa. As etapas a seguir descrevem a produção em massa comercial de uma imagem holográfica de um objeto tridimensional real.

Masterização

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  1 Um laser é usado para iluminar o objeto físico, com a luz refletida incidindo sobre a placa fotorresistente. Simultaneamente, um feixe de referência do laser também incide diretamente na placa fotorresistente. Os padrões de interferência desses dois feixes de luz reagem com o revestimento fotossensível para registrar uma imagem holográfica do objeto. Os tempos de exposição comuns são de um a 60 segundos. Na fotografia, um leve movimento do objeto ou do filme resulta em uma imagem borrada. Na holografia, no entanto, a placa exposta ficará em branco (não conterá nenhuma imagem) se durante a exposição houver movimento tão pequeno quanto um quarto do comprimento de onda da luz do laser (comprimentos de onda da luz visível variam de 400 a 700 bilionésimos de um metro )
  
  Uma placa fotorresistente típica tem uma área de trabalho quadrada de 6 pol. (15,24 cm); uma meia polegada (1,25 cm) extra de espaço em duas bordas permite que a placa seja fixada na posição. Como muitos hologramas são menores do que isso, várias imagens diferentes podem ser "agrupadas" (agrupadas) em uma placa, assim como várias fotografias individuais são expostas em um rolo de filme.
  
• 2 A placa na qual o holograma original está gravado é chamada de mestre. Depois de exposto, o master é processado em um banho químico usando reveladores fotográficos padrão. Antes de prosseguir com a produção, o master é inspecionado para confirmar se a imagem foi devidamente gravada. Por causa das reações químicas causadas pelo laser e pelo revelador no fotorresiste, a superfície da placa revelada se assemelha à superfície de um registro fonográfico; existem cerca de 15.000 ranhuras por polegada (600 por cm), atingindo uma profundidade de cerca de 0,3 mícron (1 mícron é um milésimo de milímetro).

Eletroformação

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  3 O mestre é montado em um gabarito (quadro) e pulverizado com tinta prata para obter boa condutividade elétrica. O gabarito é baixado para um tanque junto com um suprimento de níquel. Uma corrente elétrica é introduzida e o mestre é galvanizado com níquel. O gabarito é removido do tanque e lavado com água desionizada. O fino revestimento de níquel, chamado de calço mestre de metal, é removido da placa mestre. Ele contém uma imagem negativa do holograma mestre (o negativo é, na verdade, uma imagem espelhada do holograma original).
  
  Usando processos semelhantes, várias gerações de calços são criadas. Aqueles feitos com o calço mestre de metal são conhecidos como "avós" e contêm imagens positivas do holograma original. Nesse estágio, várias cópias da imagem original são "combinadas" (duplicadas em linhas) em um calço que pode ser usado para imprimir várias cópias com uma única impressão. Gerações sucessivas de shims são conhecidas como "mães", "filhas" e "shims de stamper". Como essas gerações alternam entre imagens negativas e positivas do original, os calços do carimbo são imagens negativas que serão usadas durante as execuções reais de produção para imprimir os hologramas do produto final.
  

Estampagem

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  4 calços de estampagem são montados em máquinas de gravação. Um rolo de filme de poliéster (ou material semelhante) que foi alisado com um revestimento de acrílico é executado na máquina. Sob intenso calor e pressão, o shim pressiona a imagem holográfica no filme, a uma profundidade de 25 milionésimos de milímetro. O filme em relevo é rebobinado em um rolo.
  
  
  

Metalização

• 5 O rolo de filme em relevo é carregado em uma câmara da qual o ar é removido para criar vácuo. A câmara também contém fio de alumínio, que é vaporizado pelo aquecimento a 2.000 ° F (1.093 ° C). A folha é exposta ao alumínio vaporizado à medida que é rebobinada em outro rolo e, no processo, é revestida com alumínio. Após ser removido da câmara de vácuo, o filme é tratado para restaurar a umidade perdida sob a condição de vácuo quente. Um revestimento superior de laca é aplicado ao filme para criar uma superfície que pode ser impressa com tinta. O rolo de filme, que pode ter até 92 pol. (2,3 m), é dividido em rolos mais estreitos.

Conversão

• 6 Dependendo do tipo de filme usado e do tipo de produto que está sendo feito, uma ou mais etapas de acabamento podem ser executadas. Por exemplo, o filme pode ser laminado em papel cartão para lhe dar resistência. O filme também é recortado nos formatos desejados para o produto final e pode ser impresso com mensagens. O adesivo sensível ao calor ou à pressão é aplicado na parte de trás dos hologramas que serão afixados em outros objetos ou usados ​​como adesivos.

Acabamento

• 7 Os hologramas são anexados a outros produtos ou são contados e embalados para envio.

O Futuro

Hoje, o uso mais comum de hologramas é em produtos de consumo e materiais publicitários. Existem algumas aplicações incomuns também. Por exemplo, em algumas aeronaves militares, os pilotos podem ler seus instrumentos enquanto olham pelo para-brisa, usando um visor holográfico projetado na frente de seus olhos. Os fabricantes de automóveis estão considerando telas semelhantes para seus carros.

Hologramas podem ser criados sem luz visível. Ultravioleta, raio-x e ondas sonoras podem ser usados ​​para criá-los. A holografia de micro-ondas está sendo usada na astronomia para registrar ondas de rádio do espaço profundo. A holografia acústica pode olhar através de objetos sólidos para registrar imagens, da mesma forma que o ultrassom é usado para gerar imagens de um feto dentro do útero de uma mulher. Hologramas feitos com ondas curtas, como raios X, podem criar imagens de partículas tão pequenas quanto moléculas e átomos.

Os aparelhos de televisão holográfica podem projetar os artistas nas casas dos telespectadores na próxima década. Os sistemas de comunicação de fibra óptica serão capazes de transmitir imagens holográficas de pessoas para casas distantes de amigos para visitas realistas. Assim como a tecnologia de CD-ROM usa métodos ópticos para armazenar grandes quantidades de informações de computador em um disco relativamente pequeno, os sistemas de armazenamento de dados holográficos tridimensionais irão revolucionar ainda mais as capacidades de armazenamento. Estima-se que essa tecnologia armazenará uma quantidade de informação equivalente ao conteúdo da Biblioteca do Congresso em um espaço do tamanho de um cubo de açúcar.