Ótica

Objectivos

Objectivos pedagógicos

Para a disciplina de “Óptica” adoptam-se os seguintes objectivos pedagógicos, os quais se redigem na óptica do formando. Estes objectivos, integram e são definidos em termos das capacidades de natureza cognitiva, em termos das competências funcionais e em termos de atitudes:

Descrever com rigor conceitos, leis e fenómenos do domínio da Óptica e aplicações.

Executar processos de pesquisa documental e estudo teórico orientados para o planeamento e execução de procedimentos experimentais em Óptica e para aplicações concretas.

Planear, elaborar e executar procedimentos conducentes a objectivos experimentais e tecnológicos assumidos na área da Engenharia Optrónica.

Relacionar os conhecimentos de Óptica na resolução de situações concretas ligadas à actuação nas áreas da Física, das Ciências Biomédicas, do Ensino das Ciências e da Engenharia.

Manusear de forma perspectivada equipamentos, dispositivos e componentes ópticos, assegurando a sua cuidada e correcta utilização.

Resolver questões problemáticas nos domínios da Óptica e Aplicações, determinando ou medindo grandezas físicas, realizando cálculos e estimativas, usando expressões, grandezas e tabelas.

Elaborar relatórios de trabalhos experimentais e textos descritivos de Óptica com rigor, clareza e concisão, usando com eficiência esquemas gráficos, tabelas e resultados, expressos quando possível com apreciação de incertezas.

Desenvolver atitudes pessoais de persistência, rigor na execução de tarefas em Óptica, assim como adquirir objectividade na avaliação de resultados experimentais.

Desenvolver e interligar valores de responsabilidade pessoal, de cooperação e de trabalho experimental em equipa.

Caracterização geral

Código

11514

Créditos

3.0

Professor responsável

Paulo António Martins Ferreira Ribeiro

Horas

Semanais - 4

Totais - 42

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Não existem precedências obrigatórias, no entanto a disciplina pressupões o seguinte:

  • Conhecimentos de Mecânica Clássica
  • Conhecimentos de Eletromagnetismo
  • Conhecimentos de Matemática:
    • Trigonometria
    • Diferenciação e Integração
    • Equações diferenciais
    • Álgebra de Complexos

Bibliografia

Óptica, Eugene Hecht, F.C.Gulbenkian, 2002

Modern Optics, Robert Guenther, Wiley.

Optics- 4th Edition - Francis A. Jenkins and Harvey E. White, McGraw-Hill

Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf, Cambridge,1999

Óptica e Fotónica, Mário Ferreira, LIDEL

Optics, Eugene Hecht, Schaum’s outlines

Physics for Scientists and Engineers, Fishbane, Gasiorowicz and Thornton, 2nd Edition, Extended, Prentice Hall

Fundamentals of Physics, Halliday / Resnick / Walker , John Willey & Sons, 7th edition

 

Método de ensino

Metodologia

Os alunos têm obrigatoriamente de se inscrever na Plataforma Moodle da FCT através da qual a disciplina será gerida. Na plataforma serão colocadas as unidades de aprendizagem (UA) com os conteúdos progamáticos das aulas teóricas presenciais e com os documentos de preparação dos trabalhos experimentais (AE). A visita aos AE é obrigatória assim como a execução dos testes de credenciação para as aulas experimentais. O processo de ensino-aprendizagem compreende momentos presenciais e momentos de e-Learning, nomeadamente:


·Aulas teóricas presenciais
·Sessões experimentais presenciais em laboratório
·preparação de aulas práticas (componente assíncrona)
·Lições-teste (componente assíncrona)
·Dois testes e exame de recurso presenciais

A metodologia seguida conforma globalmente uma filosofia de “Blended Learning” e procura quantificar o trabalho dos alunos permitindo a aplicação do “paradigma de Bolonha”.

Aulas Teóricas presenciais

As aulas teóricas presenciais de 2 horas, em anfiteatro são apoiadas por apresentações em vídeo projetor e incluem a realização de demonstrações e problemas. Procurar-se-á quando possível adoptar uma perspectiva pedagógica construtivista.

Lições e Testes (componente assíncrona)

Os conteúdos das aulas teóricas, organizados na forma de Unidades de Aprendizagem (UA), estão agrupados em documentos, disponibilizados na componente assíncrona. Cada uma destas Unidade de Aprendizagem Teórica (Exemplo: UA 2 - Campo Electromagnético e Luz)) tem associado uma lição-teste de auto-avaliação de escolha múltipla de resolução obrigatória.

Sessões experimentais presenciais em laboratório

As sessões experimentais presenciais de 1 hora, decorrem em Laboratório de Óptica Os alunos inscrevem-se numa das 4 turmas propostas usando o CLIP e a “plataforma” até ao limite de 18 alunos por turma. Inscrevem-se também num dos grupos da turma escolhida até ao limite de 3 alunos por grupo, usando a “plataforma”. O mapa e o cronograma da distribuição dos trabalhos pelos grupos, estão detalhados na área Informações e anúncios da “plataforma”. Cada grupo executa os 7 trabalhos experimentais de entre os seguintes:

AE 0 - Medição da velocidade da Luz
AE 1 – Fenómenos ondulatórios em tina de ondas
AE 2 – Reflexão e refracção. Espelhos, dióptros e lentes
AE 3 – Formação de imagem
AE 4 – O Laser e fibras ópticas
AE 5 _ Polarizaçãod a luz e Lei de Mallus
AE 5 – Rede de difracção. Aplicações
AE 7 – Interferências e difracção. Experiência de Young
AE 8 – O olho humano e a visão
AE 9- Instrumentos Ópticos
AE 10 - Modelação de fenómenos Ópticos


Dos trabalhos executados, cada grupo apresenta relatórios indicados pela docência, que são colocados na plataforma depois de executados. Estes três relatórios são classificados e a sua média é a nota NTE de grupo. Os alunos podem ser interrogados individualmente sobre as actividades previstas em cada sessão.

Preparação de aulas práticas (componente assíncrona)

As sessões experimentais presenciais, são preparadas individualmente pelos alunos usando UAs designadas por Atividades Experimentais - AEs, na componente assíncrona, (Exemplo: AE1 - Fenómenos ondulatórios em tina de ondas). Os AE definem objetivos para as actividades propostas e ajudam a explorar os conteúdos. Ao percorrer esses documentos, deve o estudante consultar todos os tópicos relacionados (links), tomando notas de enunciados ou expressões, ou fazendo cópias, de forma a construir o seu memorando auxiliar para a actividade a executar em laboratório.

Método de avaliação

Métodos de Avaliação

Componentes de avaliação:

Experimental - Nota prática (1 elemento de avaliação / frequência)

Teórico-prática - Nota teórica (2 testes - 2 elementos de avaliação)


Componente Experimental (frequência)

A avaliação da componente experimental resulta da execução de atividades experimentais semanais distribuídas por sessões de 2 horas e entrega de relatórios dessas atividades.

-Obrigatoriedade de presença e execução de no mínimo 4 trabalhos experimentais.

-Obrigatoriedade de entrega de 3 relatórios dos trabalhos realizados (simulação computacional conta como trabalho).

-A nota, por aluno, para cada trabalho entregue, será arredondada a décima e terá em conta o desempenho individual na execução do trabalho durante a aula (preparação prévia do trabalho pelo aluno, participação e execução do trabalho, respostas às perguntas feitas pelo docente sobre o trabalho em execução).

-Se necessário e aplicável o docente reserva-se o direito de realizar uma avaliação oral individual ou em grupo.

-A nota da componente experimental ou frequência - será a média ponderada das notas individuais obtidas nos trabalhos entregues (e da avaliação oral se aplicável).

Obrigatoriedade de nota maior ou igual a 9,5 para obter frequência (arredondamento à decima).

Componente Teórico-prática

A avaliação da componente Teórico-prática resulta da execução de dois testes de 1,5 horas, distribuídos ao longo do semestre letivo.

Não há obrigatoriedade de nota mínima em cada teste, mas há obrigatoriedade de a média aritmética das notas dos testes ser maior ou igual a 9,5 para obter aprovação na componente teórica- prática (nota de cada teste é arredondamento à decima antes do cálculo da média, que também será arredondada a décima para o cálculo da nota final).

Nota final:

- Se o aluno não obtiver frequência está automaticamente reprovado, independentemente das classificações obtidas na componente teórica (notas dos testes).

- É necessário obter frequência para ter acesso ao exame.

- A nota de exame mínima para obter aprovação é 9,5 (arredondada à décima)

- Se obteve frequência e obteve aprovação por testes

→ Nota Final = 60% média dos testes (arredondada à décima) + 40% nota de frequência (arredondada à décima)

- Se obteve frequência e obteve aprovação em exame

→ Nota Final = 60% nota exame (arredondada à décima) + 40% nota de frequência (arredondada à décima)


- A Nota Final mínima para obter aprovação é 10 (arredondada à unidade)

 OBS: 

Os alunos que obtiveram frequência nos anos anteriores devem contactar o docente por forma a confirmar a nota de frequência para esta possa ser considerada este ano.

Conteúdo

Conteúdos Programáticos

Os conteúdos leccionados nas aulas teóricas presenciais e desnvolvidos nas aulas práticas em atividades experimentais são os seguintes:

 Cap. 1. Introdução à Óptica: Introdução histórica. Importância sócio-económica actual. O Futuro.

Cap 2. Óptica Geométrica:  Princípio de Huygens. O raio de luz. Princípios da Óptica Geométrica, Princípio de Fermat. Reflexão e refracção. Dispersão. Prisma, lâmina de faces paralelas e fibras ópticas. Formação de Imagem. Espelhos plano, parabólico e esférico. Oval de Descartes e dióptro esférico e lentes delgadas.

Cap. 3- Complementos de Óptica Geométrica: Associação de lentes. Campo de Visão e pupilas. Instrumentos Ópticos ( Olho, Lupa, Telescópio, Microscópio e Lente de Ampliação). Fibra óptica. Lentes Espessas. Aberrações.

Cap. 4. Campo electromagnético e luz: Luz e equações de Maxwell; Irradiância e vetor de Poyntig. Polarização.  O Espetro eletromagnético.  Propagação. Equações de Fresnel

Cap. 5. Interferências e Difração: Princípio da sobreposição. Coerência. A experiência de Young. Interferência em lâminas e filmes finos. Difração de Fresnel e Fraunhofer. Rede de difracção. Difração por abertura circular. Difração por fenda simples. Difração por múltiplas fendas.

Cap. 6. Radiometria e Fotometria

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Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: