Holograma casero: cómo construir un holograma y la física detrás de la ilusión 3D
La visualización en tres dimensiones tiene un amplio rango de utilidades en la educación, el entretenimiento y la museografía. El montaje conocido como holograma casero o el dispositivo que se basa en el principio de Pepper’s Ghost son dos de las técnicas más comunes y simples para crear imágenes “holográficas” accesibles. Pepper’s Ghost, en términos históricos, se origina de trucos de teatro y exhibiciones ópticas que utilizan superficies reflectantes que son parcialmente transparentes para generar imágenes virtuales y efectos de aparición. En contextos contemporáneos, este método se ajusta a las pantallas digitales, generando una apariencia de objeto en suspensión a través del reflejo de imágenes proyectadas en varias direcciones.
El objetivo de este informe es ofrecer una guía exhaustiva para la construcción y el análisis experimental del dispositivo, explicando de manera precisa por qué se producen las sensaciones de profundidad y cuáles son las restricciones físicas del método. Asimismo, se lleva a cabo una comparación conceptual con la holografía que se basa en interferencia. El holograma genera una ilusión a partir de la combinación de perspectivas y reflexión; por su parte, la holografía real decodifica y reconstruye datos de fase del frente de onda, lo cual posibilita una reproducción fiel de la distribución óptica tridimensional.
Ejemplos en la vida real
Museos y exposiciones: utilizan pirámides o estructuras reflectantes y proyecciones para exhibir elementos “flotantes” o recreaciones históricas sin requerir piezas auténticas.
Teatro y presentaciones en vivo: efectos visuales “fantasmas” para crear la presencia de personajes o elementos en el escenario (efecto escénico sin estructuras físicas complicadas).
Publicidad y pantallas en tiendas: emplear displays holográficos o cajas reflectantes para exhibir productos en 3D, ya sea en escaparates como en los puntos de venta, con el objetivo de captar la atención del consumidor.
Objetivos
Objetivo general
Construir y evaluar experimentalmente un prototipo de holograma casero en forma de cubo, y analizar cómo las propiedades del material y las condiciones de montaje influyen en la calidad perceptual de la imagen virtual (nitidez, brillo, contraste y estabilidad).
Objetivos específicos
- Diseñar y fabricar un cubo óptico reproducible, seleccionando materiales de diferente calidad óptica (por ejemplo, PET y acrílico), y estandarizar un procedimiento de ensamblaje.
- Establecer un protocolo de medición que combine observaciones subjetivas (panel de evaluadores con escala estandarizada) y medidas objetivas (fotometría, análisis de fotografías) para evaluar nitidez, brillo y estabilidad.
- Documentar detalladamente todos los procedimientos, plantillas y parámetros (tipo de contenido mostrado, distancia observador–dispositivo, condiciones lumínicas) para garantizar la reproducibilidad del experimento.
Marco teórico y fundamentos físicos
Reflexión
El fenómeno de la reflexión se manifiesta cuando la luz incide sobre una superficie y se refleja mayormente en una dirección específica. En los cubos ópticos, las caras actúan como semiespejos, reflejando la luz proveniente de la pantalla hacia el observador. Esta redirección hace que los rayos aparenten originarse en puntos dentro del volumen del cubo, generando la ilusión de imágenes virtuales. Dichas imágenes se forman gracias a esta dirección preferente de la reflexión, lo cual posibilita la experiencia de observar objetos aparentemente suspendidos en el espacio.
Transmisión y Refracción
Cuando la luz atraviesa un material transparente ocurre la refracción: los rayos luminosos se desvían al entrar y salir del medio. En materiales finos y de buena calidad, esta desviación es casi imperceptible, pero en materiales más gruesos o con propiedades singulares puede causar desplazamientos o distorsiones en la posición y forma de la imagen virtual. La fidelidad del efecto tridimensional depende, en gran medida, de la combinación entre la luz reflejada y la transmitida, determinando el contraste y la nitidez de la percepción final.
Absorción y Pérdidas Internas
Ningún material óptico es completamente transparente. Parte de la energía luminosa se pierde por absorción o dispersión interna, lo que reduce la intensidad y el contraste de la imagen observada. La pureza del material, la ausencia de burbujas y la homogeneidad de su composición son factores críticos que inciden directamente en la calidad de la percepción óptica. Cuanto más uniforme y limpio sea el material, mayor será la intensidad y claridad de la imagen virtual resultante.
Scattering Superficial (Dispersión)
La dispersión superficial ocurre cuando la luz se desvía debido a irregularidades microscópicas, como polvo, rasguños o marcas en la superficie del material. Este fenómeno reduce la nitidez de la imagen, suaviza bordes y disminuye los detalles finos. Por ello, es fundamental mantener las superficies ópticas limpias y bien pulidas, garantizando así imágenes más nítidas, definidas y con mayor realismo perceptual.
Difracción
La difracción tiene lugar cuando la luz interactúa con bordes u obstáculos de dimensiones comparables a su longitud de onda. Aunque en montajes macroscópicos con superficies continuas su efecto no es predominante, puede hacerse visible en forma de halos o patrones sutiles cuando existen discontinuidades, partículas pequeñas o bordes irregulares. Estos artefactos se convierten en limitaciones técnicas que afectan la pureza visual del efecto tridimensional.
Formación de Imagen Virtual y Composición de Vistas
El observador no percibe directamente los rayos luminosos originales, sino aquellos que han sido redirigidos por el sistema óptico. Al llegar a sus ojos, estos rayos parecen divergir desde puntos internos del cubo, generando una imagen virtual. Cuando el contenido de la pantalla incluye múltiples perspectivas o detalles de un objeto, la superposición y mezcla de dichas señales producen una sensación tridimensional convincente. Esta composición visual logra simular volumen y profundidad sin necesidad de registrar la fase de la luz, consolidando así la ilusión de un objeto en el espacio.
Materiales
Dispositivo de visualización (smartphone o tablet): pantalla con brillo ajustable, preferiblemente con buen contraste y superficie plana. La resolución y el brillo influyen en la claridad de la imagen reflejada.
Icopor, madera o material rígido: usar un meterial que sea fácil para hacer cortes, pero que tenga firmeza para no flezar fácilmente y sostener el celular
Lámina transparente (PET o acrílico): escoger un material con superficie lisa y sin micro-rasguños; un grosor moderado evita flexiones excesivas pero debe permitir un buen acabado de borde. El índice de refracción y la reflectancia superficial afectan la intensidad reflejada.
Herramientas de corte y ensamblaje: bisturí afilado, regla metálica para cortes rectos, adhesivo o cinta transparente de baja refleja. Uniones precisas minimizan artefactos de imagen doble.
Base y entorno: cartulina negra o material mate para la base, que reduce reflejos indeseados. Un entorno con iluminación controlada mejora el contraste de la ilusión.
Equipo opcional para mediciones: cinta métrica, transportador para ángulos, cámara para registrar cambios de paralaje y condiciones de iluminación para documentar el experimento.
Metodologia y aplicación del método científico
El trabajo se fundamentó en la aplicación del método científico, entendido como un proceso sistemático que permite observar un fenómeno, formular preguntas, proponer explicaciones, someterlas a prueba y analizar los resultados para llegar a conclusiones confiables. En este caso, se aplicó este método para estudiar el funcionamiento de un holograma casero tipo Pepper’s Ghost, explorando cómo distintos factores modifican la calidad perceptual de la ilusión óptica.
Observación
La primera etapa fue la observación. A simple vista se detectó que colocar una lámina transparente en posición inclinada frente a la pantalla de un teléfono móvil producía la impresión de un objeto que parecía flotar en el aire. Sin embargo, esta ilusión no siempre se apreciaba con la misma claridad: en algunos casos la imagen se veía nítida y brillante, mientras que en otros se notaba borrosa, débil o incluso inestable. Observar estas diferencias iniciales permitió reconocer que existían variables influyentes como el material de la lámina, su limpieza, la iluminación ambiental y la firmeza de la base. Esta observación, lejos de quedarse en una curiosidad, fue el motor que dio origen a todo el proceso de investigación.
Pregunta de investigación
A partir de la observación, se formuló la pregunta de investigación, que se planteó de manera sencilla pero precisa: ¿cómo afectan el material, el estado de limpieza, la luz del entorno y la estabilidad del montaje a la calidad de la imagen virtual producida por un holograma casero? Esta pregunta fue clave porque delimitó el objeto de estudio y marcó el camino a seguir, evitando que el experimento se dispersara en aspectos irrelevantes. Además, dio un sentido práctico al trabajo, ya que se buscaba no solo explicar el fenómeno, sino también identificar las condiciones ideales para lograr un mejor resultado visual.
Hipótesis
Con la pregunta en mente, se elaboró la hipótesis de trabajo. La hipótesis fue que, si se utilizaban materiales más adecuados para la reflexión parcial (por ejemplo, acrílico en lugar de acetato o PET), si las superficies se mantenían limpias y sin rayones, si el entorno se preparaba con poca luz ambiental y con un fondo negro que absorbiera la luz difusa, y si el montaje se realizaba sobre una base firme y estable, entonces la imagen virtual obtenida sería más nítida, más brillante, con mayor contraste y menos afectada por vibraciones. Esta hipótesis se basó tanto en el conocimiento teórico de la óptica (ley de la reflexión, coeficientes de Fresnel, scattering y absorción) como en la experiencia inicial al manipular el dispositivo.
Experimentación
La siguiente fase fue la experimentación, que consistió en someter a prueba los supuestos de la hipótesis mediante la construcción de distintos montajes. Para ello, se usaron diferentes materiales como acetato y vidrio , se variaron las condiciones del entorno (fondos negros y claros, ambientes oscuros e iluminados) y se probaron bases de diferente estabilidad (livianas y rígidas). En cada montaje se repitieron las mismas pruebas con el fin de mantener la coherencia y permitir la comparación. Además, la experimentación se apoyó tanto en la observación directa de un grupo de personas, que calificaban la nitidez y la estabilidad de la imagen, como en registros objetivos mediante fotografías, que más tarde permitieron analizar la intensidad y el contraste de manera cuantitativa.
Resultados
Después de reunir las observaciones, se pasó a la fase de análisis de resultados. Se organizaron los datos de forma sistemática para poder compararlos entre sí y detectar patrones. Este análisis mostró que el acrílico limpio, en condiciones de fondo negro y baja iluminación, producía imágenes mucho más claras que el acetato, especialmente si este estaba rayado. Asimismo, se comprobó que las bases rígidas reducían las vibraciones y que la luz ambiente intensa disminuía notablemente la visibilidad del holograma. El análisis permitió confirmar que las diferencias observadas no eran producto del azar, sino que correspondían a la manipulación de variables concretas.
La aplicación del método científico en este trabajo permitió, por tanto, convertir una ilusión óptica en un fenómeno estudiado de manera rigurosa. Cada paso la observación inicial, la formulación de la pregunta, la creación de la hipótesis, la experimentación y el análisis de resultados contribuyó a dar solidez al estudio. De esta forma, se pasó de un fenómeno curioso a un proceso investigativo con datos confiables y explicaciones fundamentadas. El método científico no solo fue una guía de trabajo, sino también una herramienta para organizar el pensamiento, evitar la improvisación y garantizar que los hallazgos pudieran ser replicados y comprendidos por otros.
Paso a Paso
Paso 1
Lo primero que se debe hacer es cortar la lámina transparente a usar, en este caso una lámina de acetato en fórma de cuadrado (12cmx12xm), seguido cortaremos dos pedazos de ícopor en formato rectangular de 17cm.
Paso 2
Al rectángulo se le hará una linea en medio y luego una diagonal en uno de los cuadrado formados, se debe cortar esa diagonal.
Paso 3
Luego, cortar un cuadrádo (17cmx17cm) el cual será la base. Pintar los icopores del color deseado pero de tal forma que en el interior nos quede negro para generar ocuridad. A esta base se pegan los dos icopores que quedaron con una diagonal a 11cm uno de otro y en esa diagonal se pega el acetato y se vulven a completar los rectangulos pegando los tríangulos sobrantes sobre el acetato.
Paso 4
En la parte contraria a la que está más pegada el acetato se le coloca un icopor, de forma que quede tapado el interior y otra en la parte superior.
Paso 5
Finalmente como en la siguiente imágen nos debe quedar la caja holográfica y decorar de la forma deseada.
Efectos y fenómenos físicos
Reflexión Especular
La reflexión especular ocurre cuando la luz incide sobre una superficie pulida y se refleja en una dirección definida. En el holograma casero, este principio se aprovecha en las caras del cubo óptico: la luz de la pantalla se refleja en las superficies transparentes y entra al ojo del observador como si proviniera de puntos internos al volumen. Este redireccionamiento es lo que produce la ilusión de una figura flotante en el interior del cubo, una imagen virtual suspendida en el espacio.
Paralaje (Percepción de Volumen)
El paralaje es el cambio aparente de la posición de un objeto cuando el observador se mueve. En el holograma, al desplazarse lateralmente, la imagen virtual dentro del cubo parece variar su posición con respecto al fondo. Este cambio angular constituye una de las pistas más importantes que el cerebro utiliza para interpretar la profundidad y la tridimensionalidad, reforzando la sensación de que el objeto ocupa un volumen real.
Scattering Superficial (Dispersión)
El scattering superficial se origina por polvo, huellas o micro-rasguños en las superficies ópticas, que desvían la luz y reducen la nitidez. En el holograma, este fenómeno se manifiesta como una especie de “niebla” alrededor de la figura, con bordes difusos y pérdida de definición en los detalles más finos. De ahí la importancia de mantener las superficies del cubo limpias y pulidas para optimizar la calidad visual.
Reflexiones Múltiples o “Ghosting”
Las reflexiones secundarias, también llamadas ghosting, aparecen cuando los rayos de luz rebotan más de una vez dentro del material. En el holograma, este efecto se percibe como copias atenuadas de la figura principal, sombras o halos duplicados que rodean al objeto. Es más notorio en áreas donde existen solapes, cintas adhesivas o dobleces en las superficies, lo cual multiplica las trayectorias de la luz.
Transmisión y Refracción
La transmisión de la luz a través de un material transparente conlleva a la refracción, es decir, a su desviación al entrar y salir del medio. En el holograma, esta desviación genera pequeños desplazamientos o deformaciones de la ubicación aparente de la imagen. Si el material no es uniforme en su grosor, la figura puede percibirse torcida, descentrada o ligeramente distorsionada.
Pérdida de Brillo (Absorción)
Parte de la energía luminosa se absorbe al atravesar el material, reduciendo la intensidad percibida. En el caso del holograma, esta absorción se traduce en una disminución del contraste y de la luminosidad de la figura virtual. En ambientes con mucha luz ambiental, la imagen puede llegar a perderse, volviéndose casi indistinguible frente al fondo.
Artefactos por Bordes y Difracción
La difracción ocurre cuando la luz se encuentra con bordes mal acabados o con partículas de tamaño comparable a su longitud de onda. En el holograma, esto se manifiesta como halos, franjas o pequeños anillos que rodean la figura virtual, especialmente visibles en los contornos de alto contraste o cuando los bordes del material no han sido cortados de manera limpia.
Inestabilidad por Vibraciones
Las vibraciones mecánicas afectan directamente la estabilidad de la imagen virtual. En el holograma casero, cualquier movimiento del soporte o del cubo provoca que la figura aparente tiemble, oscile o se desplace bruscamente. Esta inestabilidad incrementa el ruido visual y dificulta obtener observaciones claras o reproducibles, sobre todo en demostraciones experimentales.
Observaciones y resultados
La caja del holograma casero fue construida con láminas de acetato transparente montadas sobre una estructura de icopor. El acetato actúa como superficie reflectante parcial, mientras que el icopor proporciona soporte y forma. Debido a la naturaleza del acetato (propenso a rayas y flexión) y al carácter difuso del icopor, se tomaron medidas para minimizar artefactos: limpieza cuidadosa del acetato, forro interno en negro para mejorar contraste y refuerzo de la base para reducir vibraciones. Estas condiciones y limitaciones materiales se consideraron en la recolección de datos y en la interpretación de los resultados.
Problemas comunes
Mientras hacíamos el montaje, nos encontramos con varios problemas que fuimos resolviendo poco a poco:
- Imagen borrosa o poco nítida: al principio la figura no se veía clara porque el acetato estaba sucio y con rayones. Lo limpiamos con un paño de microfibra y, cuando no mejoraba, lo reemplazamos. También probamos con acetatos más rígidos y la imagen se notaba mucho mejor.
- Poco contraste con el fondo: notamos que la imagen se confundía con el ambiente y no resaltaba. Para solucionarlo, forramos por dentro el cubo con cartulina negra mate y pintamos el icopor con pintura mate negra, lo que ayudó a absorber la luz sobrante.
- Reflejos dobles o “ghosting”: aparecían copias débiles de la imagen. Nos dimos cuenta de que era porque algunas uniones no estaban bien selladas. Lo corregimos alineando mejor las piezas y sellando las uniones con cinta negra mate.
- Imagen que temblaba o se movía: el cubo vibraba fácilmente cuando alguien se acercaba o tocaba la mesa. Para evitarlo, le pusimos peso en la base (un libro debajo del icopor) y lo fijamos con cinta doble cara para que quedara más estable.
- Halos o franjas en los bordes: algunos bordes mal cortados producían efectos de luz extraños. Los lijamos y los cubrimos con cinta opaca, así la imagen quedó más limpia.
- Patrones raros o efecto “moiré”: en algunos videos aparecían rayas o figuras raras. Lo resolvimos probando con otros contenidos, bajando un poco el brillo de la pantalla y alejando el cubo hasta que esos patrones desaparecieron.
Ajustes para mejorar
Durante la experiencia identificamos varios puntos que podrían mejorarse en futuros montajes para obtener una imagen más clara, estable y realista:
- Interior negro mate: forrar el icopor por dentro con cartulina o tela negra mate ayuda a absorber la luz sobrante y aumenta notablemente el contraste de la figura proyectada.
- Mayor rigidez del acetato: usar láminas de acetato más gruesas, o reforzarlas con pequeños listones internos, reduce las vibraciones y hace que la imagen se mantenga más estable.
- Sellado de juntas: cubrir las uniones con cinta negra mate, preferiblemente desde el interior, evita filtraciones de luz y disminuye los reflejos secundarios. También es importante minimizar superficies paralelas que puedan generar “ghosting”.
- Limpieza y cuidado en el manejo: manipular el acetato siempre por los bordes y limpiarlo con alcohol isopropílico y un paño sin pelusa mantiene las superficies transparentes y sin marcas que afecten la nitidez.
- Estabilización de la base: colocar tanto la pantalla como el cubo en una mesa firme y añadir peso al icopor o montarlo sobre una tabla más pesada reduce vibraciones y movimientos indeseados.
- Control de la iluminación: trabajar en un ambiente con poca luz y fondo oscuro mejora la visibilidad. Ajustar el brillo de la pantalla a un nivel óptimo (no siempre al máximo) evita reflejos molestos y satura menos la imagen.
- Pruebas con contenido adecuado: utilizar videos o imágenes especialmente diseñadas para hologramas, que no contengan patrones demasiado finos y que resalten la profundidad, incrementa el realismo del efecto tridimensional.
Resultados
La imagen virtual se logró visualizar en la mayoría de las condiciones de prueba, aunque su calidad estuvo muy influenciada por el estado del acetato y el tratamiento del interior del cubo. En particular, los acetatos limpios ofrecieron nitidez, mientras que los rayados redujeron la definición. Asimismo, el forrado interno con cartulina negra mate mejoró de forma significativa el contraste frente a los montajes sin tratar.
Bajo iluminación controlada —fondo oscuro y brillo de pantalla medio–alto— la relación contraste/fondo se incrementó de manera notable, lo que facilitó distinguir la figura proyectada con mayor claridad.
En cuanto al paralaje, se observó un efecto evidente: al desplazarse lateralmente, la figura dentro de la caja presentaba un movimiento coherente con la perspectiva, lo que reforzó la percepción de volumen tridimensional.
Finalmente, la estabilidad del montaje resultó un factor crítico. Las vibraciones o una base poco firme generaron temblores visibles en la imagen y aumentaron la variabilidad entre las réplicas, afectando la consistencia de los resultados.
Conclusiones
Ilusión tridimensional funcional:
El cubo óptico construido con acetato e icopor cumplió su propósito como demostración didáctica. Logró generar una imagen virtual perceptible y una clara sensación de volumen, fundamentada en los principios de reflexión y paralaje.
Dependencia de la calidad del acetato:
El desempeño visual estuvo fuertemente condicionado por el estado del acetato. Cuando se encontraba limpio y sin rayones, la imagen se percibía con mayor nitidez y contraste; en cambio, micro-rasguños, huellas o deformaciones redujeron significativamente la definición.
Efecto del tratamiento del icopor:
El icopor sin recubrimiento actuó como un fondo difuso y reflectante que competía con la imagen proyectada, disminuyendo el contraste. Forrar o pintar el interior en negro mate mejoró de manera notable la relación señal/fondo, incrementando la claridad de la proyección.
Importancia de la estabilidad mecánica:
La rigidez del montaje fue un factor decisivo para obtener resultados consistentes. Vibraciones, flexiones en el acetato o bases inestables generaron temblores visibles y variabilidad entre réplicas. Reforzar la estructura y añadir peso a la base se mostró como una medida efectiva para mejorar la estabilidad y la reproducibilidad.
Limitaciones por transmisión y absorción:
La pérdida parcial de energía luminosa, tanto por la transmisión a través del acetato como por absorción en los materiales, redujo el brillo de la imagen virtual. En entornos con iluminación ambiental intensa, esta limitación se hizo más evidente, llegando a dificultar la visibilidad del efecto.
Creditos
Autor: Joseph David Penagos Ardila, Julian David Avila Calderon, David Enrique Diazgranados Robayo, Juan Sebastian Beltran Jimenez
Editor: Mg. Carlos Iván Pinzón Romero
Código: CG-202502
Universidad: Universidad central
Referencias
Faber Burgos Sarmiento.(19 junio 2023). ¿COMO HACER UNA CAJA DE HOLOGRAMAS? Genial idea casera [Video]. https://www.youtube.com/watch?v=ZQhXpq0HIas
Clofán, C. (2022, 11 julio). Qué es refracción de la luz y cómo influye en nuestros ojos. https://blog.clofan.com/que-es-refraccion-de-luz
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Telefónica. (2024, 13 junio). Holograma: qué es y cómo se crea. Telefónica. https://www.telefonica.com/es/sala-comunicacion/blog/holograma-que-se-crea/
Iluminet, & Iluminet. (2019, 29 enero). ¿Qué es la absorción de la luz? Iluminet Revista de Iluminación. https://iluminet.com/absorcion-luz/
