Por que o speckle aparece no laser e não na lâmpada?

É preciso coerência espacial e temporal. O laser é monocromático e sai de uma abertura estreita: as fases aleatórias se somam numa figura estável. Na lâmpada há muitos comprimentos de onda e muitos pontos de emissão: a interferência muda rápido e, na média, vira uma mancha lisa.

O speckle é da tela ou da luz?

Do sistema inteiro: luz coerente mais a rugosidade, que impõe fases aleatórias. Gire a superfície e a figura muda. Que apareça speckle é consequência de iluminar com luz coerente qualquer superfície rugosa.

O que diz o tamanho do grão?

Cresce com o comprimento de onda e cai com o tamanho angular do feixe no detector. Abertura mais estreita: speckles maiores. A relação é a mesma do limite de difração.

O speckle só atrapalha ou também se usa?

Numa imagem costuma ser ruído. Na metrologia, a interferometria de speckle e a correlação de figuras medem deslocamentos pequenos, vibrações e rugosidade.

Speckle laser

Luz coerente e fases aleatórias: figura granulada I ∝ |Σ exp(i(k·r + φ))|². Modelo qualitativo do espalhamento.

Sobre o modelo

O speckle laser é uma interferência granulada: luz coerente refletida numa superfície rugosa ou que atravessa um difusor. O campo no plano de observação é a soma de contribuições com fases aleatórias: E = Σ A_j exp(i(k·r_j + φ_j)), a intensidade I ∝ |E|². As fases ao acaso dão grãos claros e escuros. A luz é monocromática e plenamente coerente, as fases são uniformes em [0, 2π), o corte é bidimensional. O tamanho médio do grão liga-se ao comprimento de onda e à abertura angular, como no limite de difração. Na tela, uma realização da soma; fases novas dão outra figura. Luz incoerente não produz speckle: na média as figuras se apagam.

Para quem: Óptica ondulatória na graduação: coerência, interferência, speckle.

Conceitos-chave

speckle laser
coerência
interferência
fase aleatória
superposição
intensidade

Como funciona

Muitas ondas coerentes com fases aleatórias se somam no plano da tela: I ∝ |Σ exp(i(k·r + φ))|². Sai uma figura granulada — o mesmo speckle do apontador laser na parede. O número de ondas e uma realização nova das fases mudam o tamanho do grão e o desenho. É uma soma qualitativa, não o cálculo completo de uma superfície rugosa.

Perguntas frequentes

Por que o speckle aparece no laser e não na lâmpada?: É preciso coerência espacial e temporal. O laser é monocromático e sai de uma abertura estreita: as fases aleatórias se somam numa figura estável. Na lâmpada há muitos comprimentos de onda e muitos pontos de emissão: a interferência muda rápido e, na média, vira uma mancha lisa.
O speckle é da tela ou da luz?: Do sistema inteiro: luz coerente mais a rugosidade, que impõe fases aleatórias. Gire a superfície e a figura muda. Que apareça speckle é consequência de iluminar com luz coerente qualquer superfície rugosa.
O que diz o tamanho do grão?: Cresce com o comprimento de onda e cai com o tamanho angular do feixe no detector. Abertura mais estreita: speckles maiores. A relação é a mesma do limite de difração.
O speckle só atrapalha ou também se usa?: Numa imagem costuma ser ruído. Na metrologia, a interferometria de speckle e a correlação de figuras medem deslocamentos pequenos, vibrações e rugosidade.

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