Ótica e Fotónica

Código:

FIS3019

Sigla:

FIS3019

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=937
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura 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
L:EF	78	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	3	-	6	48	162
L:F	46	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	48	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Introduzir uma visão global da Óptica, passando pelos princípios e os métodos da Óptica Geométrica, Óptica ondlatória, Ótica Coerente, Ótica Quântica e Não-Linear, bem como outros tópicos de Óptica moderna, e incluindo algumas das suas  aplicações em tecnológicas.

Pretende-se que os estudantes, não só desenvolvam o conhecimento e compreenção a um nível básico destes temas, dominem os aspectos fundamentais de modelização e metodologias de cálculo associadas, mas também desenvolvam uma visão de conjunto que lhes permita desenvolver estes temas em unidades curriculares mais avançadas e de caracter experimental.

Resultados de aprendizagem e competências

• apreender uma visão global da Óptica e suas aplicações.


• adquirir conhecimentos e competências fundamentais de óptica  (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. A unidade curricular encontra-se organizada nas seguintes unidades e subtópicos:
   
   1. Introdução à óptica, breve revisão da sua história, e fundamentos físicos
   
   2. Óptica Geométrica
   
   Propagação da luz Leis da Reflexão e da Refracção
   Aproximação paraxial
   Método matricial
   Formação de imagem
   Traçado de raio com espelhos e lentes
   Sistemas ópticos básicos
   
   3. Óptica Ondulatória
   
   Equações de Maxwell 
   Equações de onda para a luz e suas soluções
   Propriedades fundamentais da ondas luminosas (Dispersão, Absorção, Causalidade, Polarização, energia, intensidade, momento linear e angular da luz)
   Sobreposição e interferência
   Aproximação paraxial
   
   4. Ótica Coerente
   Coerência
   Interferometria (Princípio de Huygens e interferómetros)
   Teoria da difração (Difracção de Fresnel e Fraunhoffer)
   Ótica de Fourier
   
   5. Tópicos de Óptica Moderna
   (este ano dedicados a Ótica Quântica e Não Linear)
   Interação radiação-átomo (átomo a 2 níveis)
   Fontes e detectores
   Aproximação de envelope lentamente variável
   Interacção a múltiplas ondas

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, e realização de  actividades de estudo (trabalhos práticos).

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Óptica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	80,00
Trabalho prático ou de projeto	20,00
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 dadas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Os estudantes podem escolher entre dois sistemas de avaliação alternativos:


A-Com avaliação contínua

A1.  [20%]  Actividades de estudo  a realizar.

A2. [80%]  Exame 

Fórmula de cálculo: A = 0,2  x A1 + 0,8 x A2

B- Sem avaliação contínua

B1. [100%] Exame
Fórmula de cálculo: B = B1

Os estudantes podem realizar estas duas formas de avaliação, correspondendo a nota final ao valor máximo obtido segundo cada uma.

Fórmula de cálculo: Nota Final = max(A,B)



Para melhoria de nota,  se os estudantws tiverem nota nas actividades A1, podem escolher entre os dois sistemas de avaliação:

C-Com avaliação contínua 

C1.  [70%]  Exame de melhoria

Fórmula de cálculo: C = 0,2  x A1 + 0,8 x C1

D- Sem avaliação contínua

D1. [100%] Exame de melhoria

Fórmula de cálculo: D = D1

Os estudantes podem realizar estas duas formas de avaliação, correspondendo a nota final ao valor máximo obtido segundo cada uma.

Fórmula de cálculo: Nota Final = max(C,D)

Caso os estudantes não tenham nota das actividades A1., a nota final corresponde apenas à forma de avaliação sem avaliação contínua (apenas exame).

Provas e trabalhos especiais

Apenas se requeridas pelo jurí.

Trabalho de estágio/projeto

Apenas se requeridas pelo jurí.

Melhoria de classificação

Para melhoria de nota,  caso os estudantes tenham nota das actividades A1., podem escolher entre dois sistemas de avaliação alternativos:

C-Com avaliação contínua 

C1.  [70%]  Exame de melhoria

Fórmula de cálculo: C = 0,2  x A1 + 0,8 x C1

D- Sem avaliação contínua

D1. [100%] Exame de melhoria

Fórmula de cálculo: D = D1

Os estudantes podem realizar estas duas formas de avaliação, correspondendo a nota final ao valor máximo obtido segundo cada uma.

Fórmula de cálculo: Nota Final = max(C,D)

Caso os estudantes não tenham nota das actividades A1., a nota final corresponde apenas à forma de avaliação sem avaliação contínua (apenas exame).

Observações

Horário de atendimento:

O horário de dúvidas é anunciado no Moodle e terá lugar no gabinete do docente ou em sala a anunciar ou por via remota, devendo os estudantes fazer uma pré-marcação e chegarem até 10 minutos depois da hora marcada.

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:

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 exceção, entre outros casos, que não seja coberta pelos regulamentos da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto ou outra regulação aplicável, 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.


Funcionamento da unidade curricular em condições não previstas neste regulamento:

A preparação deste regulamento admite que as aulas decorrem essencialmente em regime presencial e em condições de normalidade porém, situações como a  pandémia que assola o país podem não permitir o regular funcionamento da uc. 
Nessas situações, prevalencem as normas indicadas pelos orgãos competentes da FCUP e da UP, e se necessário, podem ser implementadas alterações a este regulamento após aprovação pelas direcções de curso. Em particular, prevê-se a possibilidade de substituir as actividades presenciais por actividades remotas.

Júri da unidade curricular:
Ariel Guerreiro, Augusto Rodrigues, e Manuel J. Marques