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 - 5

Totais - 48

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 os conteúdos progamáticos das aulas teóricasonline e os documentos de preparação de atividades práticas (AP). A visita aos documentos AP é obrigatória assim como a execução experimentais. O processo de ensino-aprendizagem compreende momentos de e-Learning, nomeadamente:

Aulas teóricas online

Sessões práticas online

Preparação de aulas práticas

Lições-teste online

Dois testes e exame de recurso presenciais ou online

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

Aulas teóricas

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

Lessons and Tests (componente assíncrona)

Os conteúdos das aulas teóricas, conformam Unidades de Tópicos (UT), que seguem a bibliografia recomendada. Algumas Unidades de Aprendizagem terão associadas uma lição-teste de auto-avaliação de escolha múltipla de resolução obrigatória.

Sessões práticas

As sessões experimentais online de 1-2 hora, decorrem online em plataforma Zoom Os estudantes inscrevem-se numa das turmas propostas na plataforma CLIP e a “plataforma” até ao limite de 18-20 estudantes por turma. Inscrevem-se também num dos grupos da turma escolhida até ao limite de 2- 3 estudantes 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 de entre as seguintes atividades práticas:

AP 1 – Formação de Imagem

AP 2 – Reflexão e refracção. Espelhos, dióptros e lentes

AP 3 – Introdução à programação de traçado de raios: como configurar uma lente

AP 4 –  Resolução de problemas de óptica geométrica: através de programação de traçado de raios I: análise paraxial e seidel; gráficos de aberração (astigmatismo, distorção e cor lateral)

AP 5 – Resolução de problemas de óptica geométrica: através programação de traçado de raios II: gráficos de dispersão de raios; estabelecimento e análise de inclinações e centro de raios

AP 6 – Interferência de luz

AP 7 – Difração por fendas

AP8 –Rede de difracção e aplicações

PT –Projetos temáticos

Das atividades práticas executadas, cada grupo apresenta dois relatórios integrados, um para as actividades AP1 e AP2 e outro para as actividades AP6 a AP8 que são colocados na plataforma Moodle depois de executados. Estes relatórios são classificados e a sua média é a classificação CAP de grupo. Poderá também existir uma discussão individual com os estudantes, sobre as actividades previstas para cada sessão, sendo que as classificações dos relatórios das actividades repercutirão esse aspeto também. As actividades do projeto temático serão realizadas nas últimas 4 semanas de aulas, sendo a última delas dedicada à sua apresentação e discussão. A classificação final deste elemento de avaliação, CPT, comtemplará o relatório desta actividade e a sua apresentação e discussão.

Preparação de aulas práticas

As sessões práticas online, são preparadas individualmente pelos alunos usando documentos APs designadas por Atividades Práticas - APs, na componente assíncrona, (Exemplo: AP1 –Formação de Imagem). Os APs 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 prática a executar.

Método de avaliação

Métodos de Avaliação

Componentes de avaliação:

Atividades online – ( 3 elementos de avaliação)

Prática - classificação prática (3 elementos de avaliação)

Teórico - Classificação teórica (2 testes - 2 elementos de avaliação)

Nota: Os testes poderão ser presenciais ou online.

Componente prática

A avaliação da componente experimental resulta da execução de atividades experimentais semanais distribuídas por sessões de 1-2 horas consoante o curso e entrega de relatórios dessas atividades.

-Obrigatoriedade de presença e execução de no mínimo 4 atividades práticas incluindo o projeto sendo este obrigatório.

-Obrigatoriedade de entrega de dois relatórios das atividades realizadas AP1 e AP2 e AP6, AP7 e AP8, e um relatório o de um projeto temáticos.

-A classificação, por aluno, para cada trabalho de actividade entregue, será arredondada às décimas 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 classificação da componente prática final (CP) será a média ponderada das médias das classificações individuais obtidas nos trabalhos AP1, AP2, AP6, AP7 e AP8 (e de avaliação oral se aplicável), CAP, e da classificação obtida no projeto (CPT), na seguinte proporção:

CP=0,4.CAP+0,6CPT

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

Componente teórica

A avaliação da componente teórica 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).

Frequência

A frequência à disciplina é adquirida através da execução de todas as das actividades disponíveis online e classificação prática mínima de 9,5 valores.

Classificação final:

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

- É necessário obter frequência para ter acesso ao exame.

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

- Se obteve frequência e obteve aprovação por testes

-Classificação Final = 60% média dos testes (arredondada à décima) + 40% classificação prática (arredondada às décimas)

- Se obteve frequência e obteve aprovação em exame

→ Classificação final = 60% exame (arredondada à décima) + 40% classificação prática (arredondada à décima)

- A classificação final mínima para obter aprovação é 10 valores (arredondada à unidade)

-Classificação de componente teórica superior a 16 valores requer defesa em prova oral.

Nota:

Os alunos que obtiveram frequência nos anos anteriores devem contactar  o docente por forma a confirmar a classificaçãode 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: