Óptica
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Física |
Ocorrência: 2011/2012 - 2S
Ciclos de Estudo/Cursos
Sigla |
Nº de Estudantes |
Plano de Estudos |
Anos Curriculares |
Créditos UCN |
Créditos ECTS |
Horas de Contacto |
Horas Totais |
L:AST |
2 |
Plano de Estudos a partir de 2008 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:B |
0 |
Plano de estudos a partir de 2008 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:CC |
0 |
Plano de estudos de 2008 até 2013/14 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:F |
22 |
Plano de estudos a partir de 2008 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:G |
0 |
P.E - estudantes com 1ª matricula anterior a 09/10 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
P.E - estudantes com 1ª matricula em 09/10 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:M |
0 |
Plano de estudos a partir de 2009 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
L:Q |
0 |
Plano de estudos Oficial |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
M:AST |
0 |
Plano de Estudos do Mestrado em Astronomia |
1 |
- |
7,5 |
- |
|
M:DCA |
1 |
P.E. Mestrado em Des. Curricular pela Astronomia |
1 |
- |
7,5 |
- |
|
M:FM |
0 |
PE do Mestrado em Física Médica |
1 |
- |
7,5 |
- |
|
M:FQCE |
0 |
PEoficialMFisicaQuímicaContextoEscolar |
1 |
- |
7,5 |
- |
|
MI:EF |
20 |
Plano de Estudos a partir de 2007 |
3 |
- |
7,5 |
- |
|
Língua de trabalho
Português
Objetivos
Fornecer uma visão panorâmica da Óptica Clássica.
Apresentar leis e métodos da Óptica geométrica, e suas aplicações na instrumentação óptica.
Abordar a fenomenologia e aplicações da polarização, interferência e difracção de ondas ópticas
Apresentar aspectos de óptica moderna relevantes para a ciência e a técnica.
Programa
1. Propagação da Luz
Revisão de conceitos sobre ondas. Notação complexa. Ondas planas, esféricas e cilíndricas. Revisão de conceitos sobre ondas electromagnéticas. Energia e momento, radiação, propagação em meios materiais, interacção dipolar eléctrica e dispersão. Espectro electromagnético e Óptica.
Propagação em meios ópticos. Frentes de onda e raios ópticos, reflexão e refracção. Princípio de Huygens. Leis de Snell e de Fresnel para dieléctricos; reflexão total; reflectância e transmitância. Referência às propriedades ópticas de metais e plasmas.
2. Óptica Geométrica, Sistemas Ópticos, Radiometria e Fotometria
Equações de Maxwell na aproximação da Óptica Geométrica. Equação dos raios ópticos. Caminho óptico; invariante de Lagrange; princípio de Fermat. Leis de Snell. Conceitos de superfície emissora, sistema óptico de formação de imagem, espaço objecto e espaço imagem, abertura óptica.
Refracção em superfícies asféricas e esféricas; dioptro; aproximação paraxial. Lentes, lentes de pequena espessura. Associações de lentes. Aberturas e pupilas. Espelhos planos, asféricos e esféricos. Prismas, desvio angular e dispersão, prismas reflectores. Fibras ópticas.
Sistemas ópticos. Olho humano, correcção oftalmológica. Lupa. Microscópio. Câmara fotográfica. Telescópios. Sistemas ópticos e traçado de raios. Pontos cardinais de um sistema óptico; traçado de raios ópticos. Matrizes ABCD; aplicações. Referência a aberrações esféricas e cromáticas.
Radiometria e Fotometria. Grandezas radiométricas e fotométricas. Lei de Lambert. Curva CIE de eficiência luminosa. Referência a fontes e detectores importantes.
3. Sobreposição de Ondas
Revisão de conceitos sobre sobreposição de ondas planas monocromáticas de igual ou diferente frequência. Ondas monocromáticas com a mesma orientação; ondas estacionárias; batimentos. Velocidades de fase e de grupo. Ondas periódicas e impulsionais; análise de Fourier; tempo de coerência.
4. Polarização
Polarizações linear, circular e elíptica, radiação não-polarizada. Lei de Malus; polarização por reflexão, espalhamento e absorção dicroica; Polaroid. Birefringência linear; lâminas retardadoras, compensadores e polarizadores birefringentes. Birefringência circular; polarímetro. Referência a fotoelasticidade, efeitos de Pockels e de Faraday. Parâmetros de Stokes.Vectores e matrizes de Jones.
5. Interferência e Interferómetros
Interferência de duas ondas planas ou esféricas; condições de interferência; visibilidade das franjas. Noções de coerência temporal e espacial.
Interferómetros de divisão de frente de onda; interferómetro de Young; biprisma de Fresnel e espelho de Lloyd.
Interferómetros de divisão de amplitude; lâmina de faces paralelas; franjas de Haidinger e de Fizeau; anéis de Newton; interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder; interferómetro de Sagnac. Interferómetro de Fabry-Pérot. Referência a multicamadas dieléctricas.
6. Difracção
Princípio de Huygens-Fresnel. Difracção de Fraunhofer por uma fenda e por uma abertura rectangular. Resolução de um sistema óptico. Rede de difracção.
7. Coerência
Coerência temporal e coerência espacial. Experiência de Young. Grau de coerência; visibilidade. Teorema de Van Cittert-Zernike.
8. Tópicos de Óptica Moderna
Emissão estimulada e o laser. Holografia. Óptica não-linear.
Bibliografia Obrigatória
Eugene Hecht; Óptica, Fundação Calouste Gulbenkian, 2002
Bibliografia Complementar
F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti; Introduction to Optics, Prentice-Hall, 1996
R.D. Guenther; Modern Optics, J. Wiley, 1990
M.B. Born, E. Wolf; Principles of Optics , Cambridge University Press, 1999
M. Bass et al (eds) ; Handbook of Optics, vols. I-IV, McGraw-Hill, 1995-2001
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
Aulas teóricas de exposição e aulas teórico-práticas de discussão e resolução de problemas. Os alunos serão estimulados a resolver questões concretas fora das aulas presenciais.
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída com exame final
Componentes de Avaliação
Descrição |
Tipo |
Tempo (Horas) |
Peso (%) |
Data Conclusão |
Participação presencial (estimativa) |
Participação presencial |
63,00 |
|
|
|
Total: |
- |
0,00 |
|
Obtenção de frequência
O aluno será excluído de frequência quando falte a mais de um quarto das aulas teórico-práticas previstas (artº.101-Estatutos da FCUP).
Fórmula de cálculo da classificação final
O aluno pode optar por realizar a avaliação através de dois testes (um intercalar e outro final), ou por exame. No primeiro caso terá que ter uma classificação não inferior a 9 valores (no máximo de 20) em cada um dos testes e no conjunto ter uma média não inferior a 10 valores. Independentemente da classificação que obtenha nos testes, pode sempre realizar o exame , sendo a nota que resultar deste exame a sua nota final.