Estudio de superficies rugosas, mediante el análisis del valor medio de la intensidad dispersada y la correlación de Speckles

Abstract

La dispersión de luz coherente producida cuando es reflejada o transmitida por una superficie rugosa, tiene propiedades estrechamente vinculadas a las características de esta última. De esta forma, la coherencia de la luz incidente, transforma a la luz dispersada en portadora de información sobre aquello que originó dicha difusión. Varios aspectos de esta dispersión proveen información sobre la superficie. Se ha demostrado en innumerables trabajos que comienzan prácticamente con el descubrimiento del láser y su utilización inmediata como fuente de iluminación, que existe una relación entre las características estadísticas de la superficie y las propiedades estadísticas del campo dispersado por ella. Dos de estos aspectos son estudiados teórica y experimentalmente en el presente trabajo. El primero, trata sobre el valor medio de la intensidad de la luz dispersada. Nuestro trabajo, toma como punto de partida el formalismo desarrollado por Beckmann y Spizzichino, para la reflexión de ondas electromagnéticas en superficies rugosas perfectamente reflectoras. Los resultados de Beckmann, fueron verificados experimentalmente con bastante detalle, recién en el año 1987 por O’Donnell y Méndez. Sin embargo, el presente trabajo, es el primer trabajo que extiende la aplicación de esta teoría para el caso de la transmisión, encontrando una expresión analítica para la distribución angular de la luz dispersada. Además, se verifica experimentalmente que ella predice uno de los hechos mas llamativos de la indicatriz de difusión: el corrimiento anómalo del máximo y su dependencia de los parámetros estadísticos de la superficie. El segundo trata sobre la estadística de segundo orden de la intensidad del campo dispersado, es decir, las propiedades de la correlación de la figura de speckle. Goodmann fue el primero que demostró que existe una relación entre el grado de correlación de figuras de speckle generadas por dos diferentes longitudes de onda. Más tarde Tribillon diseña un dispositivo que utiliza este principio. Archbold y Ennos primero, Leger y Mathieu, Leger y Perrin más tarde estudiaron y aplicaron al estudio de superficies la correlación de figuras de speckle producidas al ser iluminadas con distintos ángulos de incidencia. En el presente trabajo, se desarrolla teórica y experimentalmente, la correlación digital de figuras de speckle aplicada no solo al estudio de superficies reflectoras sino también al caso de transparencias rugosas. Esta nueva técnica, simplifica notablemente las mediciones de rugosidad. Se emplea la correlación angular y un novedoso método que une la idea de Gaggioli y Roblin, con la correlación digital de figuras de speckle, utilizando variaciones de índice de refracción en lugar de variaciones de longitudes de onda para decorrelacionar el speckle.