Laboratório 2

EN 3714 - Instrumentação e Metrologia Óptica

Experimento 02 – O fenômeno do Speckle

NOME DOS ALUNOS:

Vinícius Oliveira Rodrigues - RA 11072212

Professor Doutor Marcos Roberto da Rocha Gesualdi

Santo André, 2015

Sumário

INTRODUÇÃO 3

OBJETIVO 4

PROCEDIMENTOS 4

RESULTADOS E DISCUSSÃO 6

CONCLUSÃO 9

BIBLIOGRAFIA 9

INTRODUÇÃO

O efeito Speckle é um ruído que causa um aspecto granuloso às imagens, que ocorre quando um feixe de luz coerente é transmitido ou espalhado por uma superfície com rugosidade da ordem do comprimento de onda incidente. Luz coerente é aquela formada por ondas de mesma frequência, fase e direção [1].

Além disso, o speckle é um ruído multiplicativo que é proporcional à intensidade do sinal recebido. O ruído speckle é a interferência destrutiva que causa o cancelamento do sinal refletido e a interferência construtiva que causa a sua soma. O efeito visual na imagem é um padrão granulado do tipo “sal e pimenta” que degrada a qualidade visual da imagem para fins de interpretação. Em radares, por exemplo, o speckle pode ser reduzido com múltiplas visadas, porém esse aumento causa degradação na resolução espacial. Outra maneira é o uso de filtros adaptativos.

Figura – Interferência construtiva e destrutiva da onda coerente (esquerda) e presença do ruído speckle – aspecto sal e pimenta – em uma cena de satélite (direita) [2].

A fotografia speckle usa um “specklegrama” como meio de registro, o qual representa a sobreposição de duas imagens do mesmo objeto antes e após a deformação. A análise desse specklegrama através de um feixe laser permite determinar o deslocamento sofrido pelo ponto alvejado pelo feixe laser. Ao inserir um laser nesse specklegrama, ele terá o comportamento de inseri-lo em dois orifícios do experimento de Young, de modo a gerar franjas.

A formação das franjas de Young é na prática uma transformada de Fourier óptica, onde o alvo é o plano das frequências. Assim, uma nova FFT permite obter a chamada função de auto-correção que exibe pontos cujas coordenadas no plano representam o deslocamento médio sofrido pelos pontos da área processada. O deslocamento real é dado pelo primeiro harmônico.

OBJETIVO

Utilizar os padrões de Speckle para efetuar medidas de microdeslocamentos.

PROCEDIMENTOS

Para este experimento, foram utilizados os seguintes materiais:

1 câmera CCD

1 Laser HeNe, comprimento de onda de 632,8 nm

1 parafuso micrométrico

1 lâmina e anteparo

1 computador, para armazenar as imagens

A bancada foi montada de forma que a lâmina ficasse reta com relação à câmera, e em um ângulo de aproximadamente 45° em relação ao feixe laser. Após a montagem da bancada, registrou-se o padrão Speckle obtido via câmera CCD e a imagem foi coletada via programa de computador. Após esta primeira medição, a lâmina foi deslocada com o auxílio de um parafuso micrométrico e foi feita uma nova medição. Este procedimento foi repetido até que 6 imagens fossem obtidas com o deslocamento conhecido (“calibração”) e depois foram coletados mais 6 imagens com deslocamento “desconhecido” (medimos para ter uma noção de compatibilidade entre os resultados).

Com os padrões Speckle em mãos, foi utilizado o programa de computador Matlab para que fossem gerados os padrões de franjas de Young. As franjas de Young foram obtidas das imagens duas a duas. A distância entre as franjas de Young é dado pela equação 1:

S=(?*z)/s' (1)

Onde s’ representa o deslocamento obtido através do parafuso micrométrico, z é a distância entre a lâmina e a câmera CCD e ? é o comprimento de onda do laser. O tamanho do grão Specke é obtido