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Title: Estudo do efeito Talbot com feixe gaussiano
Authors: Maia, Mayanne Rodrigues
metadata.dc.contributor.advisor: Khoury, Antonio Zelaquett
metadata.dc.contributor.members: Khoury, Antonio Zelaquett
Dechoum, Kaled
Walborn, Stephen Patrick
Issue Date: 2017
Abstract: Basicamente, o efeito Talbot ocorre quando uma grade periódica é iluminada por uma fonte de luz coerente e imagens dessa grade surgem a distâncias também periódicas, chamadas de distâncias de Talbot. Utilizando a teoria escalar da difração, apresentada nesse trabalho, é simples obter a equação dessas distâncias para o caso da onda plana. O objetivo é analisar o que ocorre nesse fenômeno quando substituímos a onda plana pela onda gaussiana. Para isso também abordamos a teoria da óptica paraxial, além de introduzir a óptica de Fourier e falar a respeito dos moduladores espaciais de luz, instrumento utilizado na parte experimental do trabalho. Discutimos em detalhes o cálculo para obter a distância de Talbot corrigida, ou seja, para o caso do perfil gaussiano. Analisamos a equação encontrada, verificando que ela recai na distância de Talbot da onda plana na aproximação adequada. Em seguida, encontramos situações teóricas em que essa correção é realmente significativa. Baseados nessa possibilidade de encontrar configurações em que apenas a distância de Talbot corrigida é correta, fomos ao laboratório realizar o experimento necessário. Porém, verificamos experimentalmente que nas condições em que a correção gaussiana é relevante, a reprodução da imagem da grade não é nítida, uma vez que nessas condições poucas fendas da grade são efetivamente iluminadas pelo feixe gaussiano. À medida em que o feixe é expandido (ou a periodicidade da grade reduzida), mais fendas são iluminadas e o efeito torna-se mais visível, mas as distâncias de reprodução da imagem da grade (Talbot) recaem nos valores previstos pela aproximação de onda plana. Os resultados apresentados neste trabalho permitem uma melhor compreensão das condições ópticas para a ocorrência do efeito Talbot e abrem o caminho para a investigação do efeito com a utilização de outros tipos de feixes, como os portadores de momento angular orbital.
metadata.dc.description.abstractother: Basically, the Talbot effect occurs when a periodic grid is illuminated by a coherent light source and images of this grid emerge at periodic distances, called Talbot distances. Using the scalar diffraction theory presented in this dissertation, it is simple to obtain the equation of these distances for the case of the plane wave. The objective is to analyze what happens in this phenomenon when we replace the plane wave by the Gaussian wave. In order to do this, we also approach the theory of paraxial optics, besides introducing Fourier optics and talking about light space modulators (SLM), an instrument used in the experimental part of the work. We discuss in detail the calculation to obtain the corrected Talbot distance, that is, in the case of the Gaussian profile. We analyze the equation found, verifying that it become exactly the Talbot distance of the plane wave in the appropriate approximation. Next, we find theoretical situations in which this correction is really significant. Based on this possibility of finding settings in which only the corrected Talbot distance is right, we went to the laboratory to perform the necessary experiment. However, we verify experimentally that in the conditions in which the Gaussian correction is relevant, the image reproduction of the grid is not clear, since in these conditions few slits in the grid are effectively illuminated by the Gaussian beam. As the beam is expanded (or the frequency of the reduced grid), more slits are illuminated and the effect becomes more visible, but the reproduction distances of the grid (Talbot) fall within the values predicted by the plane wave approximation. The results presented in this work allow a better understanding of the optical conditions for the occurrence of the Talbot effect and open the way for the investigation of the effect with the use of other types of beams, such as the carriers of orbital angular momentum.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6226
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