Descrizione del corso

A seconda della preparazione iniziale degli studenti che partecipano al corso, si pu`o decidere o meno di mostrare alcuni ologrammi all’inizio del corso, per poter confrontare le loro caratteristiche con quelle di normali fotografie, o alla fine del corso, come logica conclusione del corso stesso. In ogni caso, seguendo l’approccio descitto in Sez. 2, gli studenti sono invitati a riflettere su alcune questioni gene-rali che hanno l’obiettivo di mettere in evidenza preconcetti e misconcetti, e di concentrare l’attenzione su aspetti dei fenomeni di solito trascurati:

❼ Cosa significa fare un’immagine?

❼ Cosa intendiamo esattamente dicendo “vedo un ologramma” o “vedo questa `e una foto”?

❼ Dove `e davvero l’oggetto che vedo in un ologramma?

❼ Perch´e il nostro apparato visivo costruisce immagini tridimensionali? ❼ Perch´e le fotografie non sono immagini tridimensionali?

Capitolo 3. Laboratori di ottica 75 ❼ Come possiamo ingannare il nostro cervello affinch`e veda in modo

tridimen-sionale?

Durante il percorso di insegnamento, sorgeranno domande riguardo a che cosa sia un’onda, che cosa sia la fase dell’onda e che cosa abbiamo a che fare con l’olografia, che cos’`e una luce coerente, perch´e abbiamo bisogno di un laser per produrre un ologramma, quanti modi esistono per produrre ologrammi e molti altre ancora. `E proprio a partire da queste domande che prendono il via le lezioni.

Partendo dalle parole di D. Gabor “L’olografia `e un metodo di fotografia con luce coerente in cui un’onda luminosa che emerge da un oggetto viene ‘congelata’ in un’emulsione fotografica mediante un secondo fascio di luce coerente e successiva-mente fatta ‘rinvenire’ dal solo secondo fascio” [56], gli studenti vengono introdotti al concetto di formazione delle immagini e ricostruzione dei fronti d’onda attraverso presentazioni multimediali e dimostrazioni pratiche.

Sistemi per la formazione di immagini

Si analizzano diversi sistemi per la formazione di immagini per vedere che tipo di informazioni riguardo all’oggetto vengano selezionate da ciascuno di essi e quindi che tipo di immagine venga prodotta.

Camera stenoscopica Le camere stenoscopiche sono il modo pi`u semplice per realizzare immagini di oggetti illuminati (Fig. 3.12). Il principio fisico, noto sin dal Medioevo, `e che un piccolo foro seleziona la luce proveniente da una sola direzione (un solo raggio) a partire da ciascun punto dell’oggetto, cos`ı che l’immagine risulti costruita tramite una perfetta corrispondenza di ogni punto dell’oggetto con ogni punto dello schermo. Tra le caratteristiche della luce proveniente dall’oggetto, le camere stenoscopiche selezionano solo colore, intensit`a e un solo raggio per punto. Il risultato `e un’immagine bidimensionale, colorata, di debole intensit`a (solo una piccola quantit`a di luce passare attraverso il foro), tanto pi`u nitida quanto pi`u `e piccola la dimensione del foro, senza un piano di messa a fuoco e che scala come dimensione con la distanza. L’immagine risulta piatta come se fosse generata da un oggetto piatto.

Sistemi di lenti Le lenti, insieme agli specchi, sono i dispositivi pi`u comune-mente utilizzati per produrre immagini, a cominciare dall’occhio, che include un sistema ottico molto sofisticato. Per questo motivo, `e molto importante capire correttamente il principio di funzionamento delle lenti. L’uso delle lenti migliora

Figura 3.12: Semplice camera stenoscopica realizzata con un tubo di cartone chiuso nel quale viene praticato un piccolo foro. Montando uno schermo traslucido su un tubo pi`u piccolo che scorre all’interno della camera, possiamo vedere l’immagine stenopeica guardando direttamente all’interno della camera. la luminosit`a dell’immagine, poich´e viene raccolta pi`u luce proveniente dai vari punti dell’oggetto. Le lenti producono immagini bidimensionali, colorate, brillanti e che vanno a fuoco su un piano ben definito. Come per le camere stenoscopiche, c’`e una corrispondenza biunivoca tra i punti dell’oggetto e i punti dell’immagine nel piano dell’immagine.

Figura 3.13: Ologramma suddiviso in tre frammenti e immagini virtuali ricostruite dai frammenti: tutti contengono la stessa immagine.

Olografia Come diceva Gabor, l’olografia `e una tecnica di formazione di imma-gini che non richiede lenti e si basa sulla registrazione della figura di interferenza

Capitolo 3. Laboratori di ottica 77 prodotta dal campo luce diffratto dall’oggetto e un campo di riferimento [56]. La registrazione avviene su una lastra fotografica. Essendo basata sull’interferenza, l’olografia richiede l’uso di luce laser monocromatica: una porzione della luce laser viene allargata ed utilizzata per illuminare l’oggetto e il resto viene utilizzato per il campo di riferimento. L’olografia non opera alcuna selezione sul campo provenien-te dall’oggetto (ad eccezione della selezione operata dalla dimensione della lastra olografica) e cos`ı viene registrata l’intera informazione contenute nella luce. Na-turalmente, poich´e la luce laser `e monocromatica, il colore dell’oggetto non viene registrato.

Dopo la fase di registrazione, la lastra olografica deve essere sottoposta a sviluppo fotografico ed infine pu`o essere ri-illuminata con un laser che riproduce un campo uguale a quello diffratto dall’oggetto. L’immagine risultante `e tridimensionale, nel senso che possiamo osservarla come osserviamo l’oggetto originale: si ha conserva-zione completa della parallasse.

Notiamo che in un ologramma le informazioni sui punti dell’oggetto non sono localizzate ma sono sparse su tutta la lastra olografica in modo che anche se un ologramma viene spezzato, tutti i frammenti contengono le informazioni dell’intera immagine, sebbene viste da un diverso punto di vista (Fig. 3.13).