Ótica

Código:

FIS3014

Sigla:

FIS3014

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2019/2020 - 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:F	52	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	49	162
MI:EF	52	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	3	-	6	49	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Fornecer uma visão global da Óptica. Apresentar os princípios e os métodos da Óptica Geométrica, e suas aplicações na instrumentação óptica. Abordar a fenomenologia e aplicações da polarização, interferência e difração de ondas ópticas. Apresentar aspetos de Óptica Moderna relevantes para a ciência e a técnica.

Resultados de aprendizagem e competências

• apreender uma visão global da Óptica e suas aplicações.


• adquirir conhecimentos e competências fundamentais de óptica  (formação de imagem, polarização, interferência, e difração de ondas óticas).


• compreender princípios e aplicações de instrumentação óptica e de métodos ópticos de medição.


• apreender conhecimentos introdutórios de Óptica Moderna

Modo de trabalho

Presencial

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

Conhecimentos de Electromagnetismo, Física das Ondas, Trigonometria, Cálculo Integral e Diferencial, Álgebra Linear.

Outra formação prévia não-essencial : Conhecimentos básicos de programação e simulação científica (e.g. linguagem Python).

Programa

1. Breve história da Óptica


2. Óptica Geométrica




1. Propagação da luz


2. Leis da Reflexão e da Refracção (prismas, dispersão, reflectores parabólicos)


3. Focagem perfeita (reflectores parabólicos e elementos refractivos elipsoidais)


4. Aproximação paraxial


5. Método matricial


6. Formação de imagem (lentes finas e espessas, aberturas, pupilas, campo de visão)


7. Traçado de raio com espelhos e lentes


8. Sistemas ópticos básicos (lupa, objective, microscópio, telescópio)


9. Aberrações (cromática, geométricas)


10. Desenho óptico


11. Radiometria.




3. Óptica Ondulatória




1. Revisão de ondas (1D, 3D planares e esféricas, feixes gaussianos)


2. Ondas dispersivas (velocidade de fase e de grupo)


3. Frequências espaciais


4. Equação de onda para a luz (polarização, fluxo de energia e vector de Poynting, eqs Fresnel, irradiância)


5. Interferência (interferómetros de Michelson e Mach-Zehnder);


6. Princípio de Huygens (interferómetro de Young, outros );


7. Difracção de Fresnel e Fraunhoffer.


8. Redes de difracção (amplitude, fase, sinusoidais, binarias)




4. Tópicos avançados (dependendo do tempo disponível)




1. Óptica de Fourier




1. Filtragem espacial


2. Função de transferência da propagação de Fresnel


3. Propriedades de transformação de Fourier de lentes


4. Análise em frequência de Sistemas ópticos de Imagem




2. Coerência espacial e temporal




1. Formação de imagem espacialmente incoerente


2. Funções de transferência e de modulação Óptica (OTF e  MTF)


3. Comparação de formação de imagem coerente e incoerente

Bibliografia Obrigatória

Hecht Eugene; Óptica. ISBN: 972-31-0967-0
F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti; "Introduction to Optics", Prentice-Hall, 1996

Bibliografia Complementar

Goodman Joseph W.; Introduction to Fourier optics. ISBN: 0-07-114257-6
Klein Miles V.; Optics. ISBN: 0-471-84311-3
Guenther Robert D.; Modern optics. ISBN: 0-471-51288-5
Born Max, 1882-1970; Principles of optics. ISBN: 0-08-018018-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição e aulas teórico-práticas de discussão e resolução de problemas. Os estudantes deverão preparar previamente as aulas teóricas, através da leitura crítica dos conteúdos da bibliografia obrigatória previamente indicados.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Óptica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	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 3/4 das aulas TP dadas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Existirão dois testes em datas anunciadas no início do semestre. O  primeiro teste realiza-se nas aulas TP, ou em data extra, se a disponiibilidade de salas o permitir. O segundo teste é realizado na data de exame em época normal.

O peso(P_i) da nota de cada teste (T_i) na nota final de testes (NFteste) é proporcional ao número de semanas lectivas correspondentes às matérias abordadas:

• NFteste = soma(P_i *T_i)/soma(P_i)

Em alternativa, contará a nota do exame final, para quem não se apresentar aos testes.
Alteração:
Teste 1 online, peso 1/3;
teste 2, presencial, peso 2/3

Provas e trabalhos especiais

Apenas se requeridas pelo jurí.

Melhoria de classificação

A melhoria de nota pode ser realizada em exame de recurso. 

Observações

Júri da UC:
Augusto Silveira Rodrigues
Caroline Santos

Horário de atendimento:

O horário de dúvidas é anunciado no Moodle e terá lugar no gabinete do docente mas,
devem os estudantes fazer o pedido por email com antecedência mínima de dois dias úteis.

No caso de impossibilidade de algum estudante por sobreposição com outras aulas, o atendimento poderá ser marcado (com carácter excepcional e
em substituição do horário de atendimento regular) noutro horário. Notar que esta situação não pode ser feita por sistema, mas apenas esporadicamente.
Também neste caso, o pedido deve ser feito por email com antecedência superior a dois dias úteis, sugerindo horários, de forma a tentar a permitir encontrar
disponibilidade de agenda do docente.

Alterações:
Devido à situação introduzida pela pandemia COVID-19, e os condicionalismos que impôs, a avaliação da UC teve que ser alterada. Assim, teremos uma avaliação online (que pode ser um teste único, ou um conjunto de problemas distribuídos por diferentes ocasiões, antes do período de exames), que terá um peso de 1/3, e o teste 2, que se mantém como avaliação presencial na data que a FCUP marcar para o exame final, com peso 2/3. Será também permitido prescindir do teste 1, sendo nesse caso toda a avaliação realizada presencialmente no dia do exame. Mantém-se o exame da época de recurso, presencial.


Situações não previstas neste regulamento:

Observações: 1)  O júri da disciplina reserva-se ainda o direito de chamar alunos a efectuar uma prova oral sempre que o considerar pertinente. 2) Os testes têm a duração de 2h máxima e correspondem a 1 até 3 problemas. 3) Qualquer situação não prevista neste regulamento será alvo de análise e decisão pelo docente responsável pela unidade curricular. Em particular, em casos em que os estudantes queiram fazer
uma pedição sobre alterações ao regulamento, esclarecimentos ou evocar condição de excepção, entre outros casos, que não seja coberta pelos regulamentos da Faculdade de Ciências
da Universidade do Porto ou outra regulação aplicavel, devem fazê-lo por escrito ao docente responsável pela unidade curricular num prazo que não deve exceder duas semanas
após a ocorrência dos factos que justifiquem esse pedido. Por decisão do docente responsável, o pedido pode ser avaliado pelo juri da unidade curricular ou remetido a orgãos superiores de decisão.