Información del Plan Docente

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Partiendo de los conocimientos básicos adquiridos en el primer curso sobre Física, y en particular sobre Ondas y Electromagnetismo, se pretende profundizar en un modelo físico para la descripción de conceptos y fenómenos relacionados con la luz, principalmente como onda electromagnética.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro:

Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La luz visible es el vehículo esencial del mecanismo de la visión. Por ello, un titulado de Óptica y Optometría debe conocer y entender los modelos físicos que permiten la descripción de los fenómenos característicos de la luz y sus aplicaciones.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda haber cursado las asignaturas de primer curso "Matemáticas", "Física" y "Óptica visual I", y cursar simultáneamente con "Instrumentos ópticos y optométricos" 

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Comprender la naturaleza dual, corpuscular y ondulatoria, de la luz.

Relacionar la frecuencia de una onda electromagnética con el color de la luz visible.

Conocer y comprender conceptos básicos de ondas: ecuación de ondas, longitud de onda y frecuencia, velocidad de fase, representaciones real y compleja de ondas en tres dimensiones, ondas planas y esféricas.

Entender la polarización de una onda electromagnética, asociada a su caracter transversal.

Conocer los fundamentos y aplicaciones del análisis de Fourier.

Relacionar la intensidad de la luz con las características de la onda electromagnética que la describe.

Conocer los fundamentos físicos de los fenómenos interferenciales y sus múltiples aplicaciones en Optometría

Comprender las características de los fenómenos de difracción. En particular, entender la limitación al poder resolutivo de sistemas ópticos, incluyendo nuestro ojo, debido a la difracción de la luz.

Saber describir matemáticamente la polarización natural, lineal, circular o elíptica  de la luz

Conocer los efectos de polarizadores lineales y láminas desfasadoras sobre la polarización de la luz, y sus aplicaciones prácticas.

Conocer los fundamentos físicos y las aplicaciones de la birrefringencia en medios anisótropos.

Saber describir y calcular las características de la luz reflejada y refractada en una frontera entre dos medios dieléctricos.

Comprender los aspectos  básicos de la interacción luz - materia: absorción, emisión, difusión, dispersión cromática de materiales oftálmicos.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Identificar la luz con una onda electromagnética en gran parte de sus manifestaciones.

Relacionar las magnitudes que caracterizan una onda armónica, amplitud y frecuencia, con cualidades de la luz visible, intensidad y color.

Entender las principales aplicaciones en Óptica del análisis de Fourier.

Conocer el concepto básico de coherencia de la luz, y su relación con los fenómenos interferenciales.

Comprender el fundamento de los fenómenos de difracción y su influencia en el límite de resolución de sistemas ópticos, en particular del ojo humano.

Reconocer y saber caracterizar los dispositivos que afectan a la polarización de la luz.

Saber calcular la energía reflejada y refractada en una frontera entre dos medios dieléctricos, en función de las características de la luz incidente.

Entender los fundamentos físicos de los depósitos antirreflejantes en lentes oftálmicas.

Conocer el modelo básico de la dispersión cromática en materiales de uso oftálmico.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Existen muchos fenómenos naturales relacionados con la luz en general, y la visión en particular, que pueden caracterizarse y modelizarse mediante sencillos formalismos matemático - físicos. Un profesional de la Óptica y Optometría debe conocer estos fenómenos y su descripción física, con un tratamiento matemático básico.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

La evaluación constará de dos bloques principales: prácticas de laboratorio y teoría (dentro de este bloque se incluyen los problemas). La parte de prácticas de laboratorio supondrá un 20% de la nota final de la asignatura y la parte de teoría un 80%. Para poder promediar se ha de sacar una nota mayor o igual que 4 en cada uno de los dos bloques. Si esto no ocurriera, la nota final de la asignatura sería la menor de los dos bloques.

Bloque 1: prácticas de laboratorio.

Las prácticas de laboratorio se realizarán por grupos de dos estudiantes. Se evaluará de forma continua el interés y destreza en su realización, y se valorará la precisión y exactitud de los resultados, que se presentarán en forma de informes breves en el laboratorio, al terminar cada práctica. Además, al final de cada práctica los alumnos resolverán un cuestionario tipo test donde deberán demostrar que han comprendido los conceptos teóricos y los experimentos prácticos llevados a cabo en cada práctica. La calificación correspondiente (60% guiones, 40% cuestionario tipo test), que necesariamente debe alcanzar el mínimo de 4, supondrá un 20% de la nota final de la signatura.

Los estudiante matriculados en la asignatura que no hayan realizado  todas las prácticas de laboratorio, o que no hayan alcanzado el nivel mínimo  indicado en el apartado anterior, serán convocados a un examen de prácticas, en el que deberán demostrar individualmente  sus conocimientos y habilidades.

La segunda prueba se realizará en Junio, en las fechas oficiales de examen publicadas por la facultad. Será un examen de teoría y problemas que contará un 75% en la nota final de la parte de teoría y problemas.

Se valorará positivamente la colaboración voluntaria de los estudiantes en la resolución en el aula de problemas previamente propuestos. Se valorará tanto la participación activa como la calidad de estas colaboraciones, con hasta un punto añadido en la nota del bloque 2.

La prueba global para estudiantes que no puedan seguir regularmente el curso consistirá en un examen de prácticas (20%) y un examen de teoría y problemas en Junio (80%)

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Desarrollo y discusión progresiva del programa de la asignatura mediante clases magistrales, basadas en los apuntes escritos aportados por el profesor (2,5 ECTS).

Resolución de casos prácticos (problemas) en el aula, con la participación activa de los estudiantes (2 ECTS).

Realización de prácticas de laboratorio en grupos de dos estudiantes (1,5 ECTS).

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Actividades Formativa 1: Adquisición de conocimientos sobre la modelización de la luz como onda electromagnética 

Actividad Formativa 2 : Desarrollo de experimentos demostrativos que pongan en evidencia los fenómenos relacionados con el carácter ondulatorio de la luz, así como el uso de los elementos ópticos que estén basados en estos principios.

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.

4.3. Programa

Programa de ÓPTICA FÍSICA

PROGRAMA TEÓRICO

 1.      Naturaleza de la luz

    Introducción histórica

    Ondas o particulas

    Velocidad de la luz

    Espectro electromagnético 

2.      Ondas; conceptos básicos.

    Ondas unidimensionales. Ecuación de ondas

    Principio de superposición

    Ondas armónicas. Velocidad de fase

    Representación mediante vectores rotatorios; fasores

    Representación compleja

    Ondas en tres dimensiones. Ondas planas

    Ecuación de ondas en tres dimensiones

    Ondas esféricas 

3.      Ondas electromagnéticas; fundamentos.

    Ecuaciones de Maxwell

    Ondas e.m. en dieléctricos homogéneos, isótropos y lineales. Índice de refracción

    Transversalidad de las ondas e. m. Polarización

    Ondas e.m. armónicas planas y esféricas

    Análisis de Fourier

    Ondas cuasimonocromáticas

    Intensidad (irradiancia) de una onda e.m. Vector de Poynting

    Ondas e.m. en conductores. Índice de refracción complejo

 4.      Superposición de ondas; interferencias

    Superposición de ondas de igual frecuencia y polarización

    Franjas de Young

    Interferencias en láminas delgadas

    Anillos de Newton

    Interferómetro de Michelson

    Ondas estacionarias

5.      Difracción

    Difracción de Fresnel y de Fraunhofer

    Difracción de Fraunhofer por una rendija

    Difracción por dos rendijas

    Interferencias/difracción con varias rendijas

    Red de difracción. Poder resolutivo

6.      Polarización

    Superposición de ondas con polarizaciones perpendiculares. Polarización elíptica

    Intensidad de la onda resultante

    Polarizadores lineales

    Medios anisótropos uniáxicos. Láminas desfasadoras

    Birrefringencia

 7.      Reflexión y refracción de ondas planas.

    Leyes de la reflexión y la refracción

    Fórmulas de Fresnel

    Análisis e interpretación

    Ángulo de Brewster

    Reflexión total

    Coeficientes y factores de reflexión y transmisión

    Reflexión y refracción en medios conductores

    Láminas antirreflejantes

8.      Interacción luz-materia. Dispersión.

    Interacción ondas e.m.-materia

    Dispersión cromática en medios diluidos. Modelo de Lorentz

    Modelo cuántico. Espectros de absorción y emisión

    Dispersión en medios densos

    Radiación de una carga acelerada

    Radiación de un dipolo oscilante

    Polarización de la onda difundida

PROGRAMA PRÁCTICAS

- P1: Transformada de Fourier

-P2: Interferencias

-P3: Difracción

-P4: Redes de difracción

-P5: Polarización

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las prácticas de laboratorio se realizarán en los meses de noviembre y diciembre. Las sesiones y sus horarios se coordinarán con los de las prácticas de otras asignaturas que se realizan en el mismo laboratorio. El calendario se publicará en moodle.

El examen de la asignatura se realizará al terminar el primer cuatrimestre, en la fecha asignada por la Facultad de Ciencias. Estas fechas se publican antes de comenzar el curso en el tablón de anuncios de la Facultad y pueden consultarse en http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do .

Además, se realizará un examen parcial a mitad de cuatrimestre que contribuirá a la nota final de la asignatura, cuya fecha se publicará en moodle. 

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=26809