¿Por qué la luz láser se ve granulada?

Se llama moteado y se debe a la naturaleza ondulatoria de la luz (interferencia).

La luz que ingresa a su ojo desde un láser no muestra motas.

El moteado ocurre porque la luz láser es temporalmente coherente y se dispersa desde una superficie aleatoria. La superficie aleatoria hace que una gran cantidad de wavelets abandonen el objeto y se superpongan en el espacio, cada wavelet tiene una relación de fase aleatoria con todas las demás.

Cuando su ojo toma imágenes de este campo de ondas superpuestas, se produce una superposición aún mayor a medida que todo se enfoca. Esto da como resultado un patrón de manchas en el ojo que está limitado por el tamaño de la pupila de su ojo. Curiosamente, el tamaño de las motas será más pequeño que el punto focal de su ojo, o muy cercano al mismo tamaño si está corregido a una visión 20/20. Se formará una moteada de grano muy fino en una fotografía (vea la imagen a continuación), incluso si la imagen está desenfocada.

Si tiene miopía y mueve la cabeza hacia la izquierda mientras observa cómo se dispersa un rayo láser desde una superficie conveniente como una pared, el patrón de manchas parecerá moverse hacia la derecha. Si tiene visión de futuro, el patrón se moverá hacia la izquierda con la cabeza. Si sus ojos se enfocan bien, el patrón será casi estacionario. Este patrón, formado en el sistema óptico del observador, a menudo se llama patrón de moteado subjetivo, y es diferente para cada cámara y observador.

Es difícil observar el patrón de moteado directo desde la pared. En una habitación muy oscura con un láser muy brillante que brilla en una pared, puede darse la vuelta y mirar hacia la parte oscura de la habitación y ver un patrón de manchas grandes en las otras paredes. El tamaño de estas motas es inversamente proporcional al tamaño del punto en la pared que fue iluminado directamente por el rayo láser. Este patrón es el mismo para todos los observadores.

El moteado es causado por una combinación de interferencia y difracción.

Crédito de imagen: cómo se forma el patrón de moteado láser subjetivo A pesar del título del artículo al que se hace referencia, esta figura muestra cómo se forma el moteado directo u objetivo. La superficie aleatoria en la figura es nocional y no representa con precisión superficies reales que generalmente tienen una combinación de reflexión, dispersión de volumen y refracción.

Speckle puede ser un verdadero dolor de cabeza en la iluminación láser y las aplicaciones de imágenes. Limita la calidad de las imágenes que puede hacer con luz láser.

Intento típico de iluminar un sujeto con luz láser. Speckle es un efecto de interferencia. El alto contraste en esta foto exagera la mancha. Esta imagen representa moteado subjetivo . Crédito de imagen: Grupo de protección y procesamiento de análisis de imagen

La moteada se puede reducir promediando con el tiempo o la longitud de onda o el ángulo. Cuanto mayor es la apertura del sistema de imágenes, menor es el tamaño de la moteada. Cuanto más corta sea la longitud de coherencia con respecto a la profundidad óptica del sujeto iluminado, menor será el contraste de la moteada. Cuanto mayor sea el tiempo de exposición ( siempre que algo se mueva en la escena) menor será el contraste de la moteada.

El tratamiento más completo del tema que conozco es este libro:
Laser Speckle y fenómenos relacionados, por John Christopher Dainty, Anthony Edward Ennos, Maurice Françon, Joseph Wilfred Goodman, Thomas Stewart McKechnie y Gareth Parry

Hay un buen artículo en wikipedia sobre el tema:
Patrón moteado – Wikipedia

Esencialmente, la causa raíz de este efecto es el hecho de que la luz láser es de una longitud de onda única específica, mientras que un punto de linterna regular, por ejemplo, una bombilla incandescente es de muchas longitudes de onda diferentes.

Entonces todo se reduce a interferencia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Spe

El efecto moteado es el resultado de la interferencia de muchas ondas, teniendo

diferentes fases, que se suman para dar una onda resultante cuyo

La amplitud, y por lo tanto la intensidad, varía aleatoriamente. Si cada ola es

modelado por un vector, entonces se puede ver que si varios vectores

con ángulos aleatorios se suman, la longitud del resultado

el vector puede ser cualquier cosa desde cero hasta la suma del vector individual

longitudes: una caminata aleatoria bidimensional, a veces conocida como la caminata de un borracho.

Voy a seguir esta pregunta porque quiero saber también. Quiero aclarar mi comprensión de la pregunta y luego proponer una idea. También quiero advertir a todos: NO MIRES NUNCA UN HAZ LÁSER ni siquiera a través de un espejo. Para estas pruebas, probablemente debería usar un paño negro plano.

Su pregunta puede reformularse, ¿por qué la luz láser parece destellar cuando mira su dispersión fuera de una superficie?

Supongo que tiene que ver con la interacción de la naturaleza coherente de la luz láser y sus ojos. Piénsalo de esta manera. El volumen de fotones es grande. Por lo tanto, no podemos pensar que la naturaleza especular tenga que ver con fotones individuales. La luz láser no se ve granulada exactamente: brilla. Pruebe esto: tome una buena cámara digital con control manual sobre la exposición, para que pueda visualizar el rayo láser mientras se muestra en una superficie negra (para reducir la intensidad de la luz y la exposición). La imagen en la ventana de visualización de la cámara no es brillante. La luz láser reflejada / dispersa es brillante solo cuando se ve con los ojos.

La siguiente parte es pura especulación. La luz es coherente, lo que significa que se dispersará de varias células y partículas vítreas en un patrón de difracción complejo y, por lo tanto, expondrá la retina con patrones que cambian de diferentes maneras en diferentes momentos cuando pequeños movimientos de vítreo u ojo cambian el camino de la luz. .

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