Comprendiendo el Tamano de la Mancha a partir de la Longitud de Coherencia en Optica

Entendiendo-el-Tamaño-del-Speckle-a-partir-de-la-Longitud-de-Coherencia

Cuando-nos-sumergimos-en-el-mundo-de-la-óptica,-un-fenómeno-fascinante-que-encontramos-es-la-formación-de-speckles.-Estos-speckles-son-patrones-de-interferencia-granular-que-se-desarrollan-cuando-la-luz-coherente,-como-la-de-un-láser,-es-dispersada-por-una-superficie-rugosa.-El-tamaño-de-estos-speckles-es-crítico-en-varias-aplicaciones,-desde-microscopía-hasta-holografía,-y-se-correlaciona-directamente-con-un-concepto-conocido-como-longitud-de-coherencia.

Desglose-de-la-Fórmula

La-fórmula-para-calcular-el-tamaño-del-speckle-es-la-siguiente:

tamañoSpeckle-=-(lambda-×-distancia)-/-longitudDeCoherencia

Aquí-hay-una-explicación-detallada-de-cada-parámetro-involucrado:

• lambda-(λ):-Esto-representa-la-longitud-de-onda-de-la-luz-utilizada.-Por-lo-general,-se-mide-en-metros-(m)-o-nanómetros-(nm).
• distancia-(D):-Esta-es-la-distancia-entre-el-punto-de-observación-(o-el-detector)-y-la-superficie-de-dispersión,-medida-en-metros-(m).
• longitudDeCoherencia-(Lc):-La-longitud-de-coherencia-de-la-fuente-de-luz,-también-medida-en-metros-(m).-Generalmente-define-hasta-qué-punto-se-pueden-mantener-las-propiedades-coherentes-de-la-luz.
• tamañoSpeckle:-El-tamaño-resultante-de-los-speckles,-que-también-se-mide-en-metros-(m).

Ejemplo-de-la-Vida-Real

Supongamos-que-estamos-usando-un-láser-con-una-longitud-de-onda-(λ)-de-632.8-nm-(que-es-632.8-x-10^-9-metros)-para-observar-speckles-en-una-superficie-rugosa-desde-1-metro-de-distancia.-Supongamos-que-la-longitud-de-coherencia-(Lc)-del-láser-es-de-0.1-metros.-Al-insertar-estos-valores-en-la-fórmula,-obtenemos:

tamañoSpeckle-=-(632.8-x-10-9-m-*-1-m)-/-0.1-m-=-6.328-x-10-6-metros

Por-lo-tanto,-el-tamaño-de-los-speckles-observados-es-de-aproximadamente-6.328-micrómetros.

Aplicaciones-Prácticas

Entender-y-controlar-el-tamaño-del-speckle-puede-tener-un-impacto-significativo-en-campos-como:

• Imágenes-Biomédicas:-Ajustar-finamente-el-tamaño-del-speckle-puede-mejorar-la-precisión-en-técnicas-de-imagen,-como-la-imagen-Doppler-láser.
• Metrología-Óptica:-La-medición-precisa-de-la-rugosidad-superficial-y-el-desplazamiento-en-materiales-se-puede-mejorar-manipulando-los-patrones-de-speckle.
• Holografía:-La-grabación-y-reconstrucción-precisas-de-imágenes-holográficas-dependen-de-la-interacción-de-los-tamaños-de-speckle.

Preguntas-Frecuentes

¿Qué-pasa-si-la-longitud-de-coherencia-es-más-corta?

Si-la-longitud-de-coherencia-disminuye,-el-tamaño-del-speckle-se-vuelve-más-grande-para-la-misma-distancia-y-longitud-de-onda,-lo-que-lleva-a-un-patrón-de-speckle-más-difuso.

¿Se-puede-aplicar-esta-fórmula-a-todos-los-tipos-de-luz-coherente?

Sí,-la-fórmula-se-aplica-a-todas-las-fuentes-de-luz-coherente,-incluidas-los-láseres-y-los-LEDs,-pero-es-más-comúnmente-utilizada-con-láseres-debido-a-su-alta-coherencia.

¿Por-qué-es-crucial-la-longitud-de-onda?

La-longitud-de-onda-de-la-luz-influye-en-el-patrón-de-interferencia,-lo-que-la-convierte-en-un-factor-crítico-para-calcular-los-tamaños-de-speckle.

La-Importancia-de-la-Precisión

En-resumen,-calcular-el-tamaño-del-speckle-a-partir-de-la-longitud-de-coherencia-no-solo-es-esencial-para-la-óptica-teórica,-sino-también-para-aplicaciones-prácticas-en ciencia e industria. La precisión en estos cálculos conduce a un mejor control y mejora de los sistemas ópticos que benefician a una amplia gama de campos.

Tags: Óptica, Física, Luz