Ótica Quântica

Código:

FIS4036

Sigla:

FIS4036

Nível:

400

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://moodle.up.pt/course/view.php?id=2378
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:EF	0	Plano Oficial a partir de 2021_M:EF.	1	-	6	42	162
M:F	7	Plano de Estudos Oficial.	1	-	6	42	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

O objetivo central desta unidade curricular consiste em dotar os estudantes dos conceitos e fundamentos científicos da Ótica Quântica, assim como desenvolver as suas competências técnicas, formais e de cálculo fundamentais à análise crítica e resolução de problemas nesta área, que lhes permitam suportar conhecimentos e competências que venham a adquirir em unidade curriculares futuras mais avançadas e/ou trabalhos de investigação nesta ou noutras áreas afins. Daqui derivam vários outros objetivos, nomeadamente:

• Promover a ligação dos conhecimentos e princípios da Ótica Quântica com os de outras áreas da Ciência e Engenharia Física, seu enquadramento numa visão integrada da Física e Ciências Modernas e suas aplicações tecnológicas.;
• Conhecer a estrutura geral da teoria quântica da luz e da interação entre a luz e a matéria, com particular ênfase nos seus princípios e leis fundamentais;
• Operacionalizar a formulação matemática e dos métodos de cálculo em Ótica Quântica, com ênfase nos que estão associados a álgebra de operadores e segunda quantização;
• Ser capaz de estabelecer uma relação entre os modelos conceptuais e formais da teoria da Ótica Quântica e trabalho experimental em Ótica, ainda que a um nível elementar.
• Desenvolver a intuição e o espírito crítico científicos;
• Fornecer as bases de conhecimento e competências necessárias aos estudantes para poderem prosseguir os seus estudos em áreas de saber mais avançadas.

 

Em complemento à vertente técnica e científica, esta unidade curricular deverá também contribuir para o incremento da cultura dos estudantes em Física, Engenharia e em Ciência.

 

Para além destes objetivos gerais, pretende-se que, para os estudantes terem aprovação nesta unidade curricular, cumpram as seguintes metas mínimas de aprendizagem:

 

• conhecer os fundamentos, técnicas e resultados mais relevantes da teoria quântica da luz;
• ser capaz de usar as ferramentas técnicas teóricas e formais desta disciplina na resolução de problemas e construção de modelos;
• ser capaz de identificar a limitações e domínios de validade dos modelos;

ser capaz de identificar e compreender as aplicações e tópicos de investigação atuais mais relevantes em Ótica Quântica.

Resultados de aprendizagem e competências

1. Conhecer os fundamentos básicos de teoria quânticas da luz. 2. Ser capaz de usar as ferramentas técnicas teóricas e formais desta disciplina na resolução de problemas e construção de modelos. 3. Ser capaz de identificar a limitações e domínios de validade dos modelos.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos prévios de Álgebra Linear e Matemáticas Gerais, bem como de Mecânica Quântica, Eletromagnetismo e Eletrodinâmica.

Programa

1. Introdução à Óptica Quântica; 2. Teoria semi-clássica da interacção da radiação electromagnética com a matéria; 3. Propriedades quânticas da radiação electromagnética; 4. Modelos quânticos da interacção da radiação electromagnética com a matéria; 5. Flutuações e dissipação em sistemas quânticos abertos; 5. Tópicos de Óptica Quântica; 6. Sistemas ópticos; 7. Tópicos avançados.

Bibliografia Obrigatória

Mandel L. (Leonard) 340; Coherence and quantum optics. ISBN: 0-306-30731-6

Observações Bibliográficas

D.F. Walls and G.J. Milburn - Quantum optics
Mandel and wolf - Coherent and quantum optics
H. Haken - Quantum theory of light
Louissel -
Cohen-Tannoudj et al. - Photon and atoms; - Atom-Photon interaction; -Quantum mechanics vol I& II

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A unidade curricular de Ótica Quântica é uma unidade curricular de opção que está integrada no 1º ou 2º ano do curso de Mestrado em Física. Portanto, a sua frequência pressupõe conhecimentos de Álgebra Linear e Matemáticas Gerais, bem como de Mecânica Quântica, Eletromagnetismo e Eletrodinâmica as quais são matérias abordadas ao nível de um primeiro ciclo de estudos em Engenharia Física, Física e Matemática.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho prático ou de projeto	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	113,00
Frequência das aulas	49,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência, os alunos têm de assistir a 2/3 das aulas dadas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação desta Unidade Curricular é realizada por trabalho final realizado em casa com consulta e durante um período de 24 horas e procura avaliar a capacidade dos estudantes de combinar os conhecimentos dos vários capítulos, realizando alguma pesquisa do tema e podendo usar ferramentas de simulação ou cálculo numérico, de forma a construírem um pequeno modelo que descreve uma situação ou resolve um problema ou problemas de ótica quântica. 

Provas e trabalhos especiais

Não previstos.

Trabalho de estágio/projeto

Não previstos.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

O jurí da disciplina reserva-se o direito de adaptar o sistema de avaliação em situações extraórdinárias não previstas neste regulamento.

Melhoria de classificação

A unidade curricular segue um regime de avaliação contínua, pelo que não existe metodologia de melhoria de classificação.

Observações

Qualquer situação não prevista neste regulamento de disciplina deve ser comunicada ao docente durante as duas primeiras semanas de aulas ou, se essa situação decorrer de factos ocorridos posteriormente, deve ser comunicada ao docente até uma semana após os factos que a suportem.


O jurí das disciplina é constituido pelos professores:

Ariel Guerreiro
Augusto Rodrigues