OPTICA I

OPTICA I

GRADO EN FISICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100823
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
3
Periodicidad
Primer Semestre
Área
ÓPTICA
Departamento
Física Aplicada
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Enrique Conejero Jarque
Grupo/s
2
Departamento
Física Aplicada
Área
Óptica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
Trilingüe T2312
Horario de tutorías

Consultar al profesor

URL Web
-
E-mail
enrikecj@usal.es
Teléfono
923294436, Ext. 1337
Profesor
Iñigo Juan Sola Larrañaga
Grupo/s
2
Departamento
Física Aplicada
Área
Óptica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
Trilingüe T2312
Horario de tutorías

Consultar al profesor

URL Web
-
E-mail
ijsola@usal.es
Teléfono
923294500, Ext. 1337

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Módulo de óptica.

Papel de la asignatura.

Se trata de una asignatura fundamental para el futuro graduado, que se completa con las asignaturas de Óptica II y Laboratorio de Óptica. Esta última se cursa en el mismo semestre y debe haber una gran coordinación entre ellas para que una sirva de apoyo a la otra.

Perfil profesional.

Al ser una asignatura obligatoria, es fundamental para cualquier perfil vinculado al Grado en Física.

3. Recomendaciones previas

Es deseable que se curse habiendo adquirido los conocimientos y competencias de las asignaturas correspondientes a los dos primeros cursos de Grado. Se asumirá que el alumno tiene una base de electromagnetismo, ondas, óptica geométrica y estructura de la materia, adquiridas en las asignaturas de Física III, Física IV y Electromagnetismo I y II, así como manejo de derivación, integración, números complejos y algebra matricial. Como se ha indicado antes absolutamente recomendable cursar esta asignatura junto al Laboratorio de Óptica.

4. Objetivo de la asignatura

  • Describir la luz como una onda electromagnética.
  • Conocer la propagación de la luz en el vacío y en los medios materiales.
  • Manejar los estados de polarización y estudiar cómo les afecta la refracción y reflexión en dieléctricos y metales.
  • Interpretar los patrones interferenciales que se obtienen cuando se superponen dos o más ondas y los requisitos que estas ondas han de verificar.
  • Interpretar patrones de difracción producidos por diferentes aperturas y obstáculos

5. Contenidos

Teoría.

Tema 1. Ecuaciones de ondas. Ondas dispersivas y no dispersivas

  • Ecuaciones de ondas y sus soluciones. Ondas monocromáticas, ondas planas, ondas esféricas y ondas cilíndricas.
  • Relación de dispersión. Paquetes de onda. Velocidad de fase y velocidad de grupo.
  • Teoría electromagnética de la luz. Repaso de las ecuaciones de Maxwell. Fuerza de Lorentz. Vector de Poynting
  • Ecuación de ondas para el campo eléctrico en el vacío. Velocidad de la luz
  • El espectro electromagnético

Tema 2. Índice de refracción. Propagación de la luz. Teoría de la dispersión

  • Respuesta del medio material. Respuesta a un campo débil
  • Ecuaciones de Maxwell para campos monocromáticos. Ecuación de ondas para el campo eléctrico monocromático
  •   Medios dieléctricos y medios conductores
  • Índice de refracción
  • Propagación de la luz en el vacío y en los medios materiales.
  • Teoría clásica de la dispersión.

Tema 3. Polarización

  • Ondas planas vectoriales
  • Polarización: Lineal, circular y elíptica

Tema 4. Campos en discontinuidades de medio

  • Condiciones de contorno para los campos. Necesidad de una onda reflejada
  • Leyes de la refracción y de la reflexión
  • Amplitudes de las ondas reflejada y refractada. Fórmulas de Fresnel
  • Polarización de la onda reflejada y refractada
  • Balance energético. Reflectancia y Transmitancia

Tema 5. Interferencias

  • Interferencia de dos ondas. Visibilidad
  • Interferencia con dos fuentes puntuales. Experimentos de Young y de Michelson.
  • Interferencia de dos ondas planas.
  • Interferencia de muchas ondas. Fabry-Perot
  • Multicapas: Espejos, láminas antirreflejantes y filtros interferenciales

Tema 6. Difracción

  • Principio de Huygens-Fresnel
  • Difracción de Fresnel y de Fraunhofer
  • Difracción de Fraunhofer: Difracción por una apertura rectangular. Difracción por una apertura circular. Difracción por una doble rendija.
  • Difracción por una red, poder resolutivo.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB-2: Saber aplicar los conocimientos físicos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro del área de la Física.

CB-3: Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, dentro del área de la Física, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB-4: Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones del ámbito del área de la Física a un público tanto especializado como no especializado. CB-5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía.

CG-1: Desarrollar las capacidades de análisis y de síntesis con el objeto de poder abstraer las propiedades estructurales de la realidad física distinguiéndolas de aquellas puramente ocasionales y poder inferirlas, comprobarlas o refutarlas con experimentos u observaciones físicas.

CG-2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG-3: Desarrollar la capacidad de razonamiento crítico para poder identificar analogías entre fenómenos físicos diferentes y ser capaz de construir modelos físicos, así como poder detectar errores en razonamientos, aproximaciones o cálculos incorrectos.

CG-4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

CG-5: Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

Específicas.

CE-1: Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

CE-2: Haberse familiarizado con las áreas más importantes de la Física, no sólo a través de su importancia intrínseca, sino por la relevancia esperada en un futuro para la Física y sus aplicaciones, familiaridad con los enfoques que abarcan muchas áreas en Física.

CE-3: Saber formular las relaciones funcionales y cuantitativas de la Física en lenguaje matemático y aplicar dichos conocimientos a la resolución explícita de problemas de particular interés.

CE-4: Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo por lo tanto el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.

CE-5: Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.

CE-6: Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía en Física y otra bibliografía técnica, así como cualquier fuente de información relevante para trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos.

CE-7: Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.

CE-8: Ser capaz de trabajar en un grupo interdisciplinario, de presentar mediante medios escritos y orales su propia investigación o resultados de búsqueda bibliográficos tanto a profesionales como a público en general.

CE-10: Adquirir una comprensión de la naturaleza de la investigación en Física, de las formas en que se lleva a cabo, y de cómo la investigación en Física es aplicable a muchos campos diferentes al de la Física, por ejemplo la ingeniería; habilidad para diseñar procedimientos experimentales y teóricos para: (i) resolver los problemas corrientes en la investigación académica o industrial; (ii) mejorar los resultados existentes.

7. Metodologías

Clases magistrales

El profesor expondrá el contenido teórico de los temas. Se proporcionará al alumno apuntes o las presentaciones para facilitar el seguimiento de las mismas.

Clases de problemas

En ellas se resolverán cuestiones prácticas relativas a la teoría de las clases magistrales. El alumno dispondrá de las hojas de problemas con anterioridad para que intente resolverlos. Ayudan a fijar conceptos y a manejar órdenes de magnitud.

Seminarios

Se hacen con menos alumnos y permiten al profesor hacer la evaluación continuada, ya que serán los alumnos los que resuelvan problemas o presenten algunos desarrollos que previamente se hayan planteado.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

E. Hecht: Optica, Addison Wesley Iberoamericana, 2000

J.M.Cabrera, F.J.López y F. Agulló: Optica electromagnética Vol I: Fundamentos y Vol II: Materiales y Aplicaciones, Addison Wesley Iberoamericana, Vol I (1998), Vol  II (2000)

G.R. Fowles, Introduction to Morder Optics, Dover (1989).

M.Born y E.Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, 7th ed., 2002

J. Casas, Optica, Autor (1994).

B.E.A. Saleh y M.C. Teich Fundamentals of Photonics. Wiley (2007).

J. Peatross y M. Ware, Physics of Light and Optics, (2005). Disponible en http://optics.byu.edu/textbook.aspxs

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación de las competencias de esta materia se hará teniendo en cuenta el trabajo del alumno durante el curso y los resultados de una prueba escrita final.

Criterios de evaluación.

Las actividades de evaluación continua supondrán el 40% de la nota de la asignatura.

La prueba escrita final será el 60% de la nota. Para poder superar la asignatura se requiere que la calificación en esta prueba supere el 40% de la nota máxima de la prueba.

Instrumentos de evaluación.

Evaluación  continua:

Resolución de problemas y desarrollos de cuestiones, previamente planteadas por el profesor. Pruebas de evaluación rápida presenciales u online.

Prueba escrita:

Al finalizar el curso y en el periodo previsto en el calendario académico se realizará una prueba escrita que consistirá en la resolución de problemas y cuestiones.

Recomendaciones para la evaluación.

Se recomienda la participación activa en clase y seminarios.

Recomendaciones para la recuperación.

Se realizará una prueba escrita para recuperar la parte de nota correspondiente a la prueba escrita final.

11. Organización docente semanal