INTRODUZINDO HOLOGRAFIA A ESTUDANTES E PROFESSORES DO ENSINO MÉDIO

## ININTRODUZINDO HOLOGRAFIA A ESTUDANTES E PROFESSORES DO ENSINO M MÉDIO

Maria Clara Igrejas Amon a [mariaclara.amon@gmail.com] José Joaquín Lunazzi a [lunazzi@ifi.unicamp.br]

a Laboratório de Óptica, Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade de Campinas - UNICAMP, Campinas, SP

## RESESUMO

A introdução à Holografia a estudantes e professores em exercício io foi feita através de e minicursos ministrados s dururante as atividades da disciplina Prática de Ensino de Física e Estágio Supervisionado I I e II da Universidade Estatadual de Campinas - UNICAMP . O estágio supervisionado foi realizado no Colégio Técnico de Campinas - COTUCA . Primeiramente um minicurso foi ministrado aos estudantes da sala observada no estágio. O tema Holografia foi escolhido por despe rtar muita curiosidade de nas pessoas , por ser um tetema geralmente não estudado o no ensino mémédio, além do que aqueles estudantes s em especial l já possuíam os pré-requisitos necessários para a abordagem do tema. Outros fatores que possibilitaram a realização do minicurso foram o gra nde interesse dos alunos popor temas variados e a quantidade reduzida de alunos na sala de aula. Os objetivos do minicurso eram explicar alguns conceitos como interferência e difração papara os estudantes e confeccionar um holograma simples de transmissão com eles , o que ilustraria a explicação teórica dos conceitos , detalhando todos os procedimentos experimentais da gravação e revelação do holograma . Após realizaçação do minicurso aos estudantes houve uma boa repercussão no colégio, pois outros professores de Física tomaram conhecimento do evento e e também ficaram muito interessados no assunto. Solicitaram a a estagiária um novo minicurso, porém agora para a os professores, com o intuito de capacitar os docentes sobre o assunto Holografia , aprender a técnica de gravação de hologramas, revelação e branqueamento para aplicarem mais adiante e realizarem o mesmo evento com seus próprios alunos. Neste segundo minicurso houve um maior detalhamento dos procedimentos bem como orientação de como adquirir o material utilizado. Ambos minicursos obtiveram m resultados s satisfatórios .

PAPALAVRAS -CHAVESES: ENENSINO DE FÍSICA -HOLOGRAFIA -FORMAÇÃO CONTINUADA DE PROFESSORES EM EXERCÍCIO

## 1 - INTRODUÇÃO

As As atividades da disciplina Prática de Ensino de Física e Estágio Supervisionado I I e II da UnUniversidade Estadual de Campinas - - UNICAMP [1] têm como objetivo fazer com que seus us estagiários apliquem os conhecimentos adquiridos nas disciplinas anteriores da Educação, em situações reais, no ambiente escolar, acompanhando as aulas de Física, por meio d de observações e realização de um minicicurso o com tema livre . O estágio foi realizado no Colégio Técnico de Campinas - COTUCA [2] no período de 02 de março até 23 de novembro o de 2007.

As observações foram feitas em uma turma de 3º ano do Ensino o Técnico em Mecânica. Eram observadas três aulas todas às sextas -feiras . A turma era composta em sua maioria por meninos, havia somente duas meninas, sendo no total 23 alunos.

A participação destes alunos na aula de Física era muito grande. Eles faziam muitas perguntas as durante as aulas sobre assuntos que estavam sendo abordados pelo professor ou assuntos diversos ligados à Física. Por causa de a turma ser r muito interessada e questionadora a é que foi escolhido o tema Holografia, tema este que desperta muita curiosidade, e que geralmente não é abordado no ensino médio, mas que os alunos teriam plena capacidade de entender já que haviam sido introduzidos à Ondulatória pelo professor de FíFísica da turma, e também porque era um tema que a estagiária dominava já já que era um tema a trabalhado em m sua iniciação científica.

Após a aplicação do minicurso para os estudantes no dia 25/05/2007, dois outros professores de Física do colégio interessaram-se pelo assunto e pediram para que o minicurso fosse dado novamente agora para os próprioios professores para que esses pudessem aprender a técnica e aplicá-á-la mais adiante com seus próprios alunos. Desta forma o minicurso para professores em exercício foi realizado no dia 22/09/2007 que também contou com a participação de alguns estudantes.

## 2 - DESCRIÇÃO DO TRABALHO DESENVOLVIDO

## 2.1 --MINICURSO SOBRE HOLOGRAFIA PARA OS ESTUDANANTES

Os objetivos do minicicurso foram explicar alguns conceitos como interferência e difração papara os alunos, pois eles haviam sido introduzidos à Ondulatória, e confeccionar ar um holograma a simples de transmissão com os estudantes, o que ilustraria a explicação teórica dos conceitos.

Foi realizado no dia 25/05/2007 no próprio laboratório do COTUCA com duração de aproximadamente 3 horas, n no mesmo horário das aulas de Física, a, e a sala teve que ser dividida a duas turmas para que a realização do experimento não fosse prejudicada devido ao elevado número de alunos no laboratório e fazia-se o revezamento o entre aula e minicurso.

O experimento foi testado na semana anterior, no dia 18/05/2007, no local onde os hologramas seriam gravados. O O resultado não foi muito satisfatório pois as vibrações do ambiente prprejudicaram a gravação do holograma. Partiuiu-se então em busca de uma solução para minimizar o problema de vibrações e foi imimprovisado um sistema de amortecimento da montagem . Foram utilizadas uma câmara de ar, uma tábua de madeira para estabilizar a montagem e uma cartolina para a cobrir ir parte da montagem durante a exposição do filme holográfico, evitando assim correntes de ar no sistema. a. Com este sistema de estabilização simples , se houvesse alguma vibração, toda a montagem vibraria como um todo, minimizando os efeitos da vibração na gravação. A montagem experimental utilizada será mostrada a na seção seguinte.

## 2.1.2 - MATERIAS UTILIZADOS

O material utilizado para o experimento é portátil e bem simples. Segue a lista de materiais:

- -- Laser de diodo divergente - - a lente frontal foi retirada p para que o feixe divergisse
- -- Suporte com placas de vidro
- -- Filme Holográfico
- -- Objeto a ser holografadado (chave e pintada com tinta prata)
- -- Material para revelação do holograma

Vale lembrar que o laser de diodo utilizado foi de caneta, de boa qualidade, e nãnão os mais comuns vendidos em camelôs, que são menores e servem somente como apontadores. Somente os bons lasers s suportam ficar ligados por muito tempo, sem queimar. No passado tentou-u-se realizar holografia nas escolas almejando usar lasers de diodo destes de menor qualidade mas não se conseguiu fazer o o holograma [3] . Seguem fotos da montagem:

Figura 1: Montagem para gravação do holograma com parte do sistema de estabilização.

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Figura 2: Sistema de estabilização completo: câmara de ar, tábua de madeira e cartolina.

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Abaixo estão as fotos dos materiais utilizados na revelação do holograma, bem como alguns hologramas prprontos que foram levados para sensibilizar os alunos ao aprendizado do tema. a.

## O material para revelação foi o seguinte:

Figura 4: Material para a gravação

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Da esquerda para a direita, de cima para baixo:

- -Funil
- -Soluções reveladoras A e B [4]
- -Branqueador
- -Becker
- -Pinça
- -Recipiente amarelo para colocar o branqueador
- -Recipiente no qual se faz a revelação após a exposição do do filme

Figura 3: Material para revelação

O material para a gravação foi o seguinte:

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- -Filme holográfico
- -Tesoura
- -LEDs verdes para auxiliar o manuseio do material no escuro

## 2.1.3 - PRPROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Como uma motivação inicial para os estudantes, foram mostrados alguns hologramas prontos. Abaixo algumas fotos para ilustrar:

Figura 5: Hologramas expostos

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Figura 6: Holograma do tigre

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Os procedimentos experimentais foram explicados detalhadamente para os estudantes, antes de iniciar a gravação do holograma e foram os seguintes:

- 1) Alinhamento dos elementos da montagem e medição da intensidade de luz que chega no filme holográfico e no objeto a ser holografado;o;
- 2) Preparação da solução reveladora (50 ml de solução A e 50 ml de solução B);
- 3) Gravação do filme holográfico:
- -- A sala la deve estar totalmente escura (p(pode-se usar um LED D verde para auxiliar o manuseio, pois este comprimento de onda não interfere na gravação do filme);

[ 5]

- -O ar -condicionado deve estar desligado;
- -- O laser deve estar tampado com uma cartolina preta enquanto posiciona-se o filme holográfico no suporte;
- -- O filme é posicionado entre duas lâminas de vidro; p prende-se num suporte que está à à frente do laser;
- -- Faz -se um corte com a tesoura para saber a posição na qual o filme foi colocado no suporte;
- -- Deveese deixar o filme descansando por 5 min n antes de realizar a gravação;
- -- O filme é exposto por um tempo determinado (7 s no nosso caso);
- -- Após a exposição, coloca-se o filme em um rececipiente com as soluções reveladoras, tampa-se bem, e deixeo lá por 5 min, mexendo sempre.
- -- Lembrar de se certificar que a caixa com o filme holográfico está fechada antes de acender as luz es!
- 4) Revelação: Após os 5 min n na solução reveladora, coloca-se o filme na água (pode-se passar em água corrente também).
- 5) Branqueamento do filme: Passar o filme na solução branqueadora até que fique transparente.
- O holograma é gravado por causa da interferência entre o feixe objeto (feixe que incide no objeto e é refletido para o filme) e o feixe de referência (feixe que incide diretamente no filme). As franjas de interferência formam um padrão de interferência, a, que é gravado no filme holográfico. A A reconstrução do objeto, depois do holograma revelado, é explicada pelo fenômeno da difração: quando iluminamos o holograma pelo feixe de referência, a luz irá difratar no padrão de interferência gravado no filme e e o caminho de onde o objeto se encontrava no momento da gravação será reconstruído.
- O holograma feito de transmissão para ser reconstruído com laser foi escolhido porque requer menos estabilidade do sistema e porque o fenômeno pode ser diretamente compreeeendido, já no holograma de reflexão de "D"Denisyuk" a reconstrução é feita com luz branca, e não com a luz do laser com que foi gravado e este fato acrescenta mais um fenômeno que é melhor deixar parara outra oportunidade para melhor aprofundar .

No início do minicurso foi feita uma explicação teórica sobre os conceitos de Interferência e Difração e de como funcionava a gravação de um holograma, explicando, no quadro branco do laboratório, o esquema de montagem e os procedimentos a serem seguidos (descritos acima). A turma foi dividida em duas: a a primeirira turma tinha 9 alunos e a segunda, 10 . Os dois hologramas gravados ficaram bons! A participação dos alunos foi muito satisfatória. Fizeram bastantes perguntas, e pode-se perceber que se interessaram muito pelo assunto abordado.

Havia uma preocupação com o momento o da exposição do filme, pois haveria muitas pessoas na sala, o que poderia prejudicar muito a gravação pelas vibrações. Porém os alunos se comportaram muito bem e ficaram muito felizes com o resultado, pois conseguiram ver a imagem do objeto (chave) reconstruída.

Os alunos também receberam uma apostila feita pelo Prof. Dr. J. J. Lunazzi, que e explica com mais detalhes a Holografia , para lerem após o minicurso. o. Essa apostila encontra-a-se também m disponível no site pessoal do professor [6] . Abaixo, uma foto de alguns alunos com o professor da sala Willians e a estagiária Maria Clara:

Figura 7: Foto de parte dos alunos com a estagiária e o professor segurando os 2 hologramas após o primeiro minicurso sobre Holografia.

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## 2.2 -MINICURSO SOBRE HOLOGRAFIA PARA OS PROFES SORES EM EXERCÍCIO

Como foi dito anteriormente, dois professores do colégio se interessaram pelo assunto Holografia e solicitaram outro minicurso para os próprios professores. Eles ficaram sabendo do minicurso pelo professor de Física da turma de Mecânica e pelas anotações que acabaram ficando na lousa do laboratório de Física. Acreditaase que os estudantes que participaram am do minicurso também tenham comentado com eles. O Professor Willians colocou então a estagiária em contato com os demais professorores para combinarem uma data para a realização de outro minicurso.

É muito bom este interesse dos professores em ampliar seus conhecimentos para a poderem aperfeiçoar suas aulas e e suas práticas de ensino , sempre focalizando em um melhor aprendizado de seus educandos.

O minicurso para os professores Alan e Gláucia foi ministrado no dia 22/09/2007, em um sábado de manhã, e teve a paparticip ação também de mais três alunos, com a duração de aproximadamente 4 horas.

A primeira parte do minicurso foi praticamente igual ao dado para os estudantes, com o intuito de mostrar aos professores como deveriam introduzir o assunto, explicar os prococedimentos, fazer a gravação, revelação, branqueamento e reconstrução do holograma. Em um segundo momento Óo foi dito o como encontrar o material a ser utilizado, passado o e-e-m-mail gg l do laboratório de Óptica da Unicamp para os professores entrarem em contato com o o Prof. Dr. J. J. Lunazzi, orientador da estagiária na época a do estágio, o qual forneceu todo equipamento para a realização do minicurso, bem como deu orientações sobre o sistema de estabilização que foi utilizado.

Foi discutido o problema das vibrações em m mais detalhes com os professores, para perceberem a dificuldade de gravar hologramas em mesas não estabilizadas e também para quando organizarem outro minicurso atentarem para a quantidade de alunos participando do experimento , que não deve ser muito grande, sendo que os estudantes que estejam participando devem ser orientados a não esbarrarem na mesa e não se movimentarem muito enquanto a gravação estiver sendo feita, para não prejudicar a confecção dos hologramas. . Foi lembrado também que o ar-condicionado deveria estar desligado no momento da gravação.

Abaixo estão algumas fotos do segundo minicurso de Holografia ministrado a professores:

Figura 9: Da esquerda para a direita: PrProfª. Gláucia, estagiária Maria Clara e mais três estudantes no segundo minicurso de Holografia.

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Figura 8: Da esquerda para a direita: Prof. Alan, Profª. Gláucia e mais três estudantes no Minicurso de Holografia.

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Também foi dito que além do hologramama de transmissão que estava sendo confeccionado, havia o holograma de rereflexão de "Denisyuk", mais conhecidos como "hologramas de reflexão" porque funcionam pela luz difratada de volta no semiespaços que ilumina, sem precisar de uma camada refletiva aditiva como os hologramas de Benton, utilizados em selos de segurança.

Foraram discutidas as diferenças entre estes dois tipos de hologramas, para que eles pudessem m também fazer este tipo de discussão com os seus alunos. Não foram confeccionados hologramas de reflexão, mas foram levados alguns exemplos p para que eles pudessem percebeber a diferença.

Outro tópico discutido foi a preparação das soluções reveladoras e branqueadoras e passada a referência da fórmula para que pudessem consultar e produzirem eles próprios as soluções.

Foi uma ótima experiência ministrar este minicurso como o capacitação de professores, onde foram abordados assuntos mais técnicos para a realização deste tipo de evento.

## 3 - R ESESULTADOS OBTIDOS

Foi pedido ao final do minicurso ministrado aos estudantes para que eles respondessem algumas perguntas para que tivéssemos um retorno da apresentação. Não foram todos que responderam a pesquisa .

As perguntas sobre o minicicurso que foram passadas aoaos estudantes eram as seguintes:

- 1) O que você achou da demonstração de Holografia?
- 2) Ficou com dúvidas? Quais?
- 3) Gostaria de participar da exposição de Holografia no laboratório de Óptica da UNICAMP?

A exposição de Holografia é um evento aberto a todo público, gratuito, e que existe desde 2003 no formato de vários módulos que permitem entender a formação de imagens e, a partir r daí, a holografia, mostrando uma diversidade de hologramas de coleção única na América Latina. [7]

Dos alunos que responderam (7 deles), todos gostaram da apresentação, dois disseram que ficaram com dúvidas e todos disseram que gostariam de participar da exposição de Holografia a na UNICAMP. Eles foram bem objetivos nas respostas, mas deu para ter uma idéia do que eles acharam do minicurso.

Os dois monitores de Física da turma responderam por e-e-m-mail. Os nomes estão abreviados para preservar a sigilo dos sujeitos. Abaixo estão suas mensagens:

- "Eu achei bem legal a demonstração de Holografia. É surpreendente que possa ser montado tão facilmente, e tenha um resultado tão bom. Deu para entender como funciona. Mas eu não conseguiria explicar com segurança detalhes do funcionamento. Do feixe de referência, da gravação de sentido do raio luminoso... etc. Precisaria aprofundar mais no assunto para ficar claro.

Gostaria sim de participar da exposição de Holografia, mas depende de que dia e que hora. Obrigado,

A.".

Realmente o estudante A. está coberto de razão quando diz que não conseguiria explicar com detalhes da confecção de hologramas, pois foi muito pouco tempo que estivemos conversando sobre o assunto, além de ser algo novo para eles. Por isso mesmo sugeri lev á-á-los ao laboratório de Óptica na Unicamp, e parece que conseguiremos uma boa adesão dos alunos para essa visita.

- O outro monitor r já havia respondido no papepel às perguntas da estagiária, mas foi pedido para que ele explicasse ququal era a dúvida dele para quque fosse possível saná-á-la. a. Abaixo segue o e-e-mail dele:
- "Achei interessante, mas fiquei com dúvidas de como formar alguns tipos de imagens. Não entendi como é feito na fotografia a renderização de uma imagem 3d, afinal mesmo que eu conseguisse criar uma fototo ela deveria ser explicitamente 2d, e é nesse ponto em que eu me confundo.

S. "

Estava um m pouco confus a a pergunta dele. Então a estagiária resolveu u perguntar melhor por e-e-m-mail:

## "Olá!

Deixa ver se eu entendi: VoVocê quer saber como é gravada a imagem em 3d no holograma, sendo que o filme holográfico é em 2d? É É isso? Ou você quer saber como conseguimos ter a impressão de imagem em 3d em uma fotografia sendo que ela é uma imagem em 2d? Ou não é nada disso que eu entendi? Posso te explicar os dois se quiser. r. Se ainda não for essa a dúvida, explique melhor ok?! Aguardo sua resposta!

Então ele e respondeu:

- “Quanto à às perguntas, só tinha no início uma pergunta mas agora que você ê mostrou 2 perguntas eu gostaria da explicação de ambas, pode ser ? S. ”

Assim, na aula seguintnte que o estudante e estagiária se encontraram foram explicadas para a S. as duas questões que foram levantadas n no e-e-mail . Ele pareceu eu u ter compreendido.

Com relação ao minicurso ministrado aos professores não foi feita uma avaliaçãção como a dos estudantes, mas foi feita uma avaliação oral ao final do minicurso, pedindo que os professores falassem quais foram suas impressões. Eles gostaram bastante e agradeceram muito a oportunidade . Também ficaram bastante surpresos com a simplicidade de do aparato experimental, o que abre a possibilidade de aplicar o experimento com seus próprios alunos, no espaço disponível no Colégio sem ser necessário um laboratório especializado.

## 4- 4- CONCLUSÃO

As atividades realizadas no Colégio Técnico de Campinas - COTUCA tiveram am resultados muito satisfatórios, em especial os dois minicursos sobre Holografia ministrados, em um primeiro momento para estudantes e em um segundo momento para professores em exercício.

Os estudantes são muito interessados e participativos , o que facilitou a abordagem de um tema que geralmente não consta na proposta curricular r do ensino médio, sendo que o retorno dos estudantes foi muito bom, além das expectativas.

É importante ressaltar que o cenário escolar do COTUCA é é muito peculiar, em comparação com outras escolas públicas. O colégio possui uma infra-a-estrutura muito boa, ótimo quadro docente, o que reflete no aprendizado efetivo dos alunos. Isto não é a regra nas escolas púpúblicas e sim uma exceção!

A experiência de ministrar um minicurso para professores em exercício foi muito boa, a, dando a possibilidade de abordar assuntos mais técnicos para a realização deste tipo de evento. Além disso , foi uma contribuição importante para a formação continuada destes professores, ampliando seus conhecimentos e abrindo caminhos para a inovação de suas práticas educativas.

## 5- 5- AGRADECIMENTOS

Gostaríamos de deixar os agradecimentos ao Professor Dr. Dirceu da Silva, pelas orientações e conselhos quanto ao andamento do estágio , ao Professor Willians Príncipipe Fernandes do COTUCA pelo acompanhamento e colaboração durante o minicurso, o, e também pela troca de experiências com a estagiária . Aos professores Alan César Ikuo Yamamoto o e Gláucia Lopes pelo interesse pelo trabalho do laboratório de Óptica e parabenizáálos pela vontade de aperfeiçoamento pessoal.

## 6- 6- REFERÊNCIAS

- [1] Site da Universidade Estadual de Campinas - - - UNICAMP. Disponível em : http://www.unicamp.br Acesso em: 28 set. 08
- [2] Site do Colélégio Técnico de Campinas - - COTUCA. Disponível em: http://www.cotuca.unicamp.br. r. Acesso em: 28 set. 08
- [3] M.M.Ueno, o, Holografia Como Modelo Interdisciplinar no 2o 2o Grau, u, Tese de doutorado de, USP -Faculdade de Educação, 1997 .
- [4] Revelador com dois componentes recomendado por P. Boone. Fórmula disponível em: http://www.geocities.com/prof\_lunazzi/ensino\_de\_holografia/tomada\_com\_laser \_de\_diodo.htm . Acesso em: : 28 set. 08
- [5] Br anqueador recomendado por P. Boone. Fórmula disponível em: http://www.geocities.com/prof\_lunazzi/ensino\_de\_holografia/tomada\_com\_laser\_de\_diodo.htm . em:28 set. 08
- Acesso
- [6] Material sobre introdução à Holografia. Disponível em: http://www.geocities.com/p/prof\_lunazzi/ensino\_de\_holografia/introducao\_a\_holografia.htm . Acesso em: 28 set. 08
- [7] Exposição de Holografia. Disponível em: www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/expo.htm. m. Acesso em: 28 set. 08
- [8] R. S. Toledo, G. V. Cruz, A. F.Zaldo, J. J. Lunazzi, e D. S. F. Magalhães, Fundamentación del holograma como un medio de enseñanza de la Física , LAJPE, Vol. 2, No. 3, (2008) p. 294-302. Disponível em: http://journal.lapen.org.mx/. Acesso em: 28 set. 08
- [9] J.J. Lunazzi, D.S.F. Magalhães, N.I.R. Rivera , Didactical Holographic Exhibit Including HololoTV (Holographic Television)", Reunión Iberoamericana de Óptica e OPTILAS, Campinas -SP -BR R 22 -26/10/07