Materiais e Dispositivos Ópticos

Código:

F415

Sigla:

F415

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2013/2014 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado 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:F	4	Plano de Estudos do Mestrado em Física	1	-	5	-
			2
MI:EF	9	Plano de Estudos a partir de 2007	4	-	5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se com este curso: a) Desenvolver competências e conhecimentos que agilizem a atividade de investigação e desenvolvimento, particularmente, que facilitem a leitura compreensiva da literatura disponível e expandir os conhecimentos necessários de uma forma autónoma e sistemática. b) Descrever as caraterísticas que levam a determinadas propriedades óticas de materiais, sejam naturais, sejam fabricados. c) Entender o funcionamento de dispositivos óticos baseados nessas propriedades.

Resultados de aprendizagem e competências

A concretização destes objetivos deverá permitir ao estudante a obtenção dum núcleo central de competências, nomeadamente: (a) Compreensão operacional de dispositivos, sistemas e técnicas experimentais; (b)  Capacidade para conceber, implementar e otimizar dispositivos e sistemas óticos; (c)  Capacidade para trabalhar num ambiente de ciência experimental ou num ambiente empresarial focado, em particular, na tecnologia avançada.

Para além da vertente técnica, esta disciplina deverá também contribuir para complementar a formação em física e tecnologia dos estudantes.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1) Revisão de teoria eletromagnética Equações de Maxwell. Equação de onda. Potencial vetor e potencial escalar. Radiação por uma fonte dipolar. Campos na região longínqua. Vector de Poynting. 2) Ótica eletromagnética Modelo de Lorentz. Susceptibilidade eléctrica. Constante dieléctrica. Índice de refração. Absorção. Espalhamento. Dispersão do índice de refração. Espetros óticos. Tensor susceptibilidade elétrica. Campos locais. Fórmula de Sellmeier. Médias sobre dipolos em meios densos (orientacionais). Efeitos de difusão molecular em gases densos e em líquidos. 3) Atividade ótica Efeito da magnetização na polarização. Base física da actividade ótica. Equação de onda e seus vetores próprios e valores próprios. Coeficiente rotatório. 4) Ótica de cristais Classes cristalinas e eixos principais. Propagação ótica em cristais. Onda ordinária e onda extraordinária. Índice de refração em função da direção de propagação relativamente aos eixos principais. Cristais uniaxiais e biaxiais. Dispositivos. 5) Efeito electro-ótico Efeito de Pockels. Força piezoelétrica. Notação de Voigt. Efeito Kerr eletrónico e nuclear. Força eletrostritiva. Dispositivos. 6) Efeito magneto-ótico Efeito Faraday. Efeito Zeeman. Dispositivos. 7) Eletrodinâmica das polarizações fracas Aproximação da amplitude e fase lentamente variáveis. Radiação por uma matriz de dipolos coerentes. Modulação da suscetibilidade. Reflexão de Bragg. 8) Modulação acusto-ótica Acoplamento electrostrictivo (ondas longitudinais). Efeito elasto-ótico. Deflexão de campos óticos. Regimes de Raman--Nath e de Bragg. Dispositivos acusto-óticos. 9) Fenómenos óticos não-lineares Modelo do oscilador anarmónico e suscetibilidades não-lineares. Geração de harmónicas; condições de "phase-matching". Processos não-lineares de mistura de ondas; aplicações em sistemas óticos. 10) Materiais avançados Cristais de hiato fotónico; metamateriais.

Bibliografia Obrigatória

Photonic Devices, Jia-Ming Liu (Cambridge University Press)
Optical Waves in Crystals, Amnon Yariv e Pochi Yeh, (Wiley Interscience)
Fox Mark; Optical properties of solids. ISBN: 0-19-850612-0

Bibliografia Complementar

Principles of Optics, Born e Wolf (Pergamon Press)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas e aulas de resolução de problemas. Análise de bibliografia recomendada.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electrónica > Optoelectrónica
Ciências Físicas > Física > Óptica > Óptica aplicada

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho escrito	30,00
Participação presencial	0,00
Prova oral	20,00
Exame	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	66,00
Total:	66,00

Obtenção de frequência

Presença a pelo menos 3/4 das aulas TP.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota do exame final.

Melhoria de classificação

Apenas por exame final.