Cómo se forma el patrón de moteado láser subjetivo

Echa un vistazo a los patrones de motas aquí .

1. Los diferentes caminos que toma la luz causarán diferentes fases en un punto A dado en una pantalla. (Eso es geometría.)
2. Si no hay un sistema de imágenes, la luz golpea un objeto, se dispersa/refleja en el objeto y se encuentra en la pantalla. Las ondas interfieren y forman un patrón moteado dependiendo de la aspereza del objeto. Esa es una mota objetiva.
3. Si toma una lente y toma la imagen de un punto A en el objeto. A no es un punto, es un área, definida por el disco de Airy. El diámetro del disco es proporcional a la distancia u entre el objeto y la lente.
4. El disco de Airy que se puede resolver en la imagen es proporcional a la distancia v entre la lente y la imagen.
5. Los frentes de onda capturados dentro de A no necesariamente interfieren dentro del área A'.

Digamos que v es menor que u , es decir, el disco de Airy A es menor que A'. Los frentes de onda que interfieren en A' deben, por tanto, tener su origen en el entorno de A. Frentes de onda diferentes con fases diferentes dan como resultado una intensidad diferente. Debido a que el patrón resultante depende del sistema de imagen, se denomina subjetivo.

Además, el disco Airy también depende de la apertura (o del diámetro de la lente), el patrón subjetivo también cambia al cambiar la apertura.

Los patrones de motas objetivos y subjetivos tienen mucho en común. En ambos casos, una onda plana sufre un cambio de fase aleatorio en el plano A y luego se refleja en otro plano B. Los planos A y B están lo suficientemente separados para que se aplique la óptica de Fourier.

El patrón de intensidad en el plano B es un patrón moteado. Si A es la superficie reflectante de un objeto, el patrón de motas se conoce como objetivo . Si A es la superficie de una lente (u otra superficie intermedia del sistema de imágenes), el patrón de motas se conoce como subjetivo .

La descripción matemática es la misma en ambos casos. La función de transferencia en el plano A es un cambio de fase aleatorio, es decir$A(\vec{x}) = e^{i \phi(\vec{x})}$, dónde$\phi(\vec{x})$varía aleatoriamente con la posición$\vec{x}$en el avión. La intensidad en el plano B es una transformada de Fourier de$A(\vec{x})$.

Es posible tener una configuración más complicada: la onda plana se refleja en una superficie rugosa A, luego pasa a través de una lente rugosa B y luego se refleja en el plano C. En este caso, tendríamos motas tanto objetivas como subjetivas.

Tengo una opinión diferente sobre esto. Soy muy miope y me doy cuenta de que el patrón de motas alrededor del punto de luz de un láser barato de 650 nm en realidad no cambia en nitidez, incluso si lo miro desde muchos pies de distancia sin anteojos donde en realidad no puedo ver tal detalle.

Si el patrón es causado por interferencia, entonces la interferencia debe estar ocurriendo en mi ojo. Pero no creo que eso sea lo que está pasando. Hay tres tipos de células cónicas (los fotorreceptores sensibles al color) en nuestros ojos. Solo un tipo es sensible a la luz de 650 nm. Así es como se ve la distribución de esas células sensibles al rojo:

https://en.wikipedia.org/wiki/File:ConeMosaics.jpg

Dado que la luz de 650 nm solo activa los receptores rojos, creo que lo que realmente estoy viendo es la distribución de esos receptores. Para ayudar a verificar esto, verifiqué si mi cámara captura las motas. No lo hace, aunque puede capturar otros patrones que no son de luz láser y son igual de finos, porque utiliza un método diferente para distinguir los colores.