Óptica

Código:

F302

Sigla:

F302

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2013/2014 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:AST	1	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	1	Plano de estudos de 2008 até 2013/14	3	-	7,5	-
L:F	15	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:DCA	0	P.E. Mestrado em Des. Curricular pela Astronomia	1	-	7,5	-
MI:EF	24	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.

Resultados de aprendizagem e competências

Ter uma visão panorâmica da Óptica Clássica. Dominar leis e métodos da Óptica geométrica, e suas aplicações na instrumentação óptica. Distinguir situações em que é ou não válido o tratamento pela Óptica geométrica. Ter um conhecimento de trabalho  da fenomenologia e aplicações da polarização, interferência e difracção de ondas ópticas Conhecer aspectos de óptica moderna relevantes para a ciência e a técnica.

 

Modo de trabalho

Presencial

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

Electromagnetismo. Cálculo. Álgebra Linear.

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

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

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.

Melhoria de classificação

Por exame final