Materiais e Dispositivos Óticos

Código:

F4023

Sigla:

F4023

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2019/2020 - 1S

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

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:A_ASTR	0	Plano de Estudos oficial desde_2013/14	1	-	6	49	162
			2
M:F	1	Plano de Estudos Oficial.	1	-	6	49	162
			2
MI:EF	3	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	4	-	6	49	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

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) Compreender a interação radiação- matéria; c) Descrever as caraterísticas que levam a determinadas propriedades óticas de materiais, sejam naturais, sejam fabricados; d) 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

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

Electromagnetismo, Óptica, Física da Matéria Condensada

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)* Materiais avançados: Cristais de hiato fotónico; metamateriais.
* Havendo tempo

Bibliografia Obrigatória

Liu Jia-Ming; Photonic devices. ISBN: 0-521-55195-1
Yariv Amnon; Optical waves in crystals. ISBN: 0-471-09142-1
Fox Mark; Optical properties of solids. ISBN: 0-19-850612-0
Wooten Frederick; Optical properties of solids
Born Max, 1882-1970; Principles of optics. ISBN: 0-08-018018-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição e discussão dos temas abordados, apresentando exemplos para a compreensão dos conceitos, leis e técnicas de cálculo. Aulas teórico-práticas de resolução de exercícios e problemas. Leituras orientadas.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo
Ciências Físicas > Física > Óptica > Óptica aplicada
Ciências Físicas > Física > Propriedades da matéria condensada
Ciências Físicas > Física > Propriedades da matéria condensada > Propriedades ópticas e dieléctricas
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

Presença a pelo menos 3/4 das aulas TP.

Fórmula de cálculo da classificação final

Tipo de Avaliação: Por exame final. A avaliação que se propõe para esta UC tem duas vias alternativas:

1. 2 testes, o segundo na data do exame da época normal;
2. exame da época normal;

 A classificação de qualquer testes não pode ser inferior a 7 valores.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação final (épocas Normal, Recurso, Especial) faz-se por exame final.

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,
os devem  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.


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 máxima de 1h30  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.