Ondas e Ótica

Conhecimentos de Base Recomendados

Álgebra.

Análise Matemática.

Física Geral.

Electromagnetismo.

- os estudantes devem já conhecer a teoria electromagnética.

- o conhecimento prévio de óptica geométrica elementar é desejável.

- devem ter já estar familiarizados com a álgebra, nºs complexos, o cálculo infinitesimal e as equações diferenciais.

Métodos de Ensino

-aulas teóricas no quadro negro que podem por vezes ser acompanhadas da projeção de transparências ou de sinal de vídeo com apresentações e animações computacionais;

-aulas teórico-práticas de discussão de problemas;

-aulas laboratoriais; -aulas de demonstrações experimentais;

-elaboração de textos de apoio cobrindo toda a matéria leccionada;

-elaboração de cerca de 100 problemas resolvidos e discutidos, exemplificativos da matéria leccionada;

- as aulas, todas as aulas, devem ser sempre abertas à discussão, envolvendo nela os estudantes.

Resultados de Aprendizagem

1. O aluno deve saber como analisar sistemas ópticos reais e compreender as limitações desses sistemas. 2. Deve saber descrever ondas e compreender os conceitos de velocidade de grupo, dispersão e interferência.

3. Deve saber lidar com luz polarizada e saber como funcionam e em que se baseiam os polarizadores.

4. Deve conhecer os ingredientes subjacentes à difração de Fraunhofer e compreender a difração de Fresnel nos seus aspectos essenciais.

5. Deve saber analisar a refracção e a reflexão de ondas entre dois meios distintos.

6. Deve saber calcular a interferência entre ondas e compreender a importância das técnicas interferométricas.

7. Deve ficar a saber como funcionam e para que servem as fibras ópticas, os lasers e os hologramas.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Óptica geométrica:

1.1 Análise matricial de sistemas ópticos.

1.2 Teoria das aberrações de Seidel.

1.3 Óptica de sistemas GRIN.

1.4 Análise computacional de sistemas ópticos.

2. Ondas:

2.1 Oscilações. Estados próprios de oscilação. Sistemas contínuos. Ondas.

2.2 Ondas a 1, 2 e 3 dimensões. Ondas estacionárias.

2.3 Pacotes de ondas. Velocidade de grupo.

Ondas mecânicas a 1 dimensão:

2.1 Ondas transversais na corda. Ondas longitudinais na mola.

2.2 Ondas acústicas e de pressão acústica.

3.1 Ondas esféricas e cilíndricas.

3.2 Ondas transversais numa membrana.

3.3 Estados de ondas estacionárias numa membrana.

4.1 Ondas electromagnéticas.

4.2 Meios ópticos dispersivos.

4.3 Polarização da luz.

5.1 Interferência de duas ondas.

5.2 Difração de Fraunhofer. Uma fenda, duas fendas, N fendas. Redes de difração.

5.3 Difração por abertura circular. Padrão de Airy. Resolução óptica.

6. Difração de Fresnel. Zonas de Fresnel. Lentes de Fresnel.

7. Difração de Kirchhoff-Fresnel. Integrais de Fresnel. Difração por uma aresta.

8. Refracção e reflexão de ondas entre dois meios.

8.1 Equações de Fresnel para a óptica.

8.2 Equações de Rayleigh para a acústica.

9. Interferometria. Interferómetros. Filtros interferométricos.

10. Fibras ópticas. Modos de propagação. Análise de aplicações.

11. Lasers. Inversão de população. Emissão estimulada. Cavidades ressonantes e modos próprios. Tipos de lasers. Propriedades da luz laser.

12. Holografia. Análise do princípio físico e das aplicações.

Docente(s) responsável(eis)

Maria Margarida Feteira Ribeirete de Fraga

Métodos de Avaliação

Contínua
Resolução de problemas : 10.0%
Mini testes: 10.0%
Trabalho laboratorial ou de campo : 20.0%
Frequência: 20.0%
Exame: 40.0%

Bibliografia

HECHT & ZAJAC. Optics. (existe trad.; ed. Gulbenkian).

PEDROTTI, F. L.; PEDROTTI, L. S. (1992). Introduction to Optics.

FERREIRA, Mário (2003). Óptica e Fotónica.

FRENCH. A. (1992). Vibrations and Waves. (existe trad. em castel.).