Consulta de Guías Docentes



Academic Year/course: 2023/24

297 - Degree in Optics and Optometry

26804 - Visual Optics I


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26804 - Visual Optics I
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
297 - Degree in Optics and Optometry
ECTS:
12.0
Year:
1
Semester:
Annual
Subject type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

 

The more general objective is to understand the functioning of the human eyeball as an optical instrument forming images, as the first important stage of visual perception, and to study the quality of the images obtained with it. The subject is part of the Basic Module of the study plan of Optics and Optometry, dedicated to the student to be able to know and apply the concepts, principles, laws, models and theories of the different basic scientific disciplines. It is interesting that the students have studied Science and Technology in the Baccalaureate, and within it, the subjects of mathematics and physics.

The approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the subject's learning results provides training and competence to contribute to some extent to their achievement: Goal 3: Health and wellness

 

2. Learning results

 

Use the notation and units of geometric optics with rigor and skill.

Handle analytically and graphically the fundamental laws of light propagation at the interface of two media.

Calculate the basic optical properties (first order) of an optical system from its geometrical and material characteristics

Calculate the position and size of the dioptric image and the object when transformed by an optical system.

Solve both accommodated and unaccommodated theoretical eyes.

Determine the type of ametropia present in an eye, as well as how to neutralize it.

Quantitatively determine the dimensions and quality of the retinal image of the compensated and uncompensated eye.

Recognize the concept of visual acuity and contrast sensitivity.

Calculate the deflection and effect of a prism on the propagation of light.

 

3. Syllabus

 

TOPIC 0. The nature of light and its interaction with matter.

TOPIC 1. Optically smooth surfaces. Snell's law for refraction and reflection of a light ray.

TOPIC 2. Refraction of light beams. The imaging process and surface geometry of media separation.

TOPIC 3. Paraxial approximation of Snell's law. The Maxwellian paraxial image formation process: the focal and the law of Gauss.

TOPIC 4. Gauss's law in centred systems of 2 paraxial spherical diopters. The two diopter system: The optically thick lens. Analysis and ray tracing.

TOPIC 5. The approximation of optically thick lens to optically thin lens. Thin lens paraxial optical systems: Analysis and ray tracing.

TOPIC 6. The equivalent optical systems for n-element systems (diopters or thin lenses). The optical system of 4 diopters.

TOPIC 7. Refraction in elements with non-parallel flat faces. Optical prisms.

TOPIC 8. Reflection of ray beams. The image formation process and the geometry of the specular surface.

TOPIC 9. Ray limitation: aperture and field diaphragms.

TOPIC 10. - Retinal image of a misaligned eye.

TOPIC 11. Optical quality of the retinal image.

TOPIC 12. - Accommodation.

TOPIC 13. Optical compensation of spherical ametropia.

TOPIC 14. Ocular astigmatism.

 

4. Academic activities

 

Training Activity 1: Acquisition of basic knowledge on Geometrical and Physiological Optics (7 ECTS).

Methodology:

  • Participative master classes in large groups.

  • Tutorials (small groups and/or individualized)

  • Self-learning: viewing of videos and use of programs for ray tracing in the lens-eye system.

 

Exam preparation and performance.



Training Activity 2: Problem solving and case study analysis (2 ECTS)

Methodology:

  • Learning based on case studies analysed in small groups.

  • Learning based on analysis and resolution of problems posed in Moodle.

  • Group and individual work.

 

Preparation of reports with results of proposed problems and case studies.

Preparation and performance of midterm tests.



Training Activity 3: Acquisition of practical knowledge, skills and abilities in Ocular Optics (3 ECTS)

Methodology:

  • Laboratory practices in small groups.

List of the 11 practices:

0. Optical characterization of refracting diopters.

1. Characterization of optically thick lenses.

2. Imaging by means of principal planes and thin lens approach.

3. Imaging with thin negative lens and composite systems.

4. Refraction of light by a regular astigmatic lens.

5. Eye simulation on bench and with OSLO EDU.

6. Real eye simulation with OSLO EDU.

7. Simulation of ametropia and its compensation in the reduced eye on an optical bench.

8. Simulation of ametropia with digital video camera.

9.  Ametropia compensation in digital video camera.

10.  Simulation of the accommodation process with digital video camera.

 
  • Group and individual work: preparation of reports.

 

The teaching and evaluation activities will be carried out face-to-face unless, due to the nature of the health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza make it compulsory to perform them telematically or semi-telematically with rotating reduced capacity.

 

5. Assessment system

 

Evaluation for face-to-face students:

1.Evaluation of laboratory practices

The evaluation will be carried out by means of the presentation of a report for each of the practices elaborated (individually or in groups) during the development of the same and/or  the realization of two objective tests (multiple choice), one at the end of the first semester (practices 0 to 4) and another at the end of the second semester (practices 5 to 10).

The grade for the practices will be from 0 to 10 points and will be obtained as the average of all the grades achieved. The grade of the practices will constitute 20% of the final grade of the subject and a minimum grade of 5 points will be required to pass the subject.

2. Evaluation of the knowledge acquired in the theoretical and practical classes

Two written mid-term exams in February and May/June respectively. The written tests will consist of a part of problem solving and another part of resolution of theoretical multiple choice questions. For the calculation of the final midterm grades the same weight will be given to the theory part and to the problems.

In the event that a student achieves a grade of 4 or higher on the February test, that grade may, if desired, be saved for averaging with the grade of the evaluation test to be taken in May/June with respect to the knowledge imparted in the theoretical-practical classes of the second semester.

In the event that the student achieves a grade of less than 4 on the February test, the student will be required to retake the test in May/June or July  

Likewise, the teacher will propose during the term the realization of several voluntary exercises that may increase (in the case of passing) the final grade by up to 4 points.

3. Final grade of the subject

In the event that the grade of the laboratory practices is greater than or equal to 5, the final grade of the subject will be the sum of 80% of the evaluation of the theoretical-practical classes + 20% of the evaluation of the laboratory practices.

The results of the last midterm exams with a minimum grade of PASSED (grade of 5 points or higher) will be saved for the July exam. 

Evaluation for non-face-to-face students:

1. Final exam of the laboratory practices: by performing the experimental set-up and writing a report with concrete numerical and graphical results of several parts of different practices of all those performed during the term.

The exam will be graded from 0 to 10 points and it is essential to obtain at least 5 points in order to pass the exam of laboratory practices. This grade will constitute 20% of the final grade.

2.  Final written test: final exam consisting of two parts, corresponding to the two midterm tests described for on-site students, with the same contents and evaluations. Students must pass both parts in order to pass the final exam. This grade will constitute 80% of the final grade.

The results of the last partial midterm tests with a minimum grade of PASSED (grade of 5 points or higher) will be saved for the July exam. 

 


Curso Académico: 2023/24

297 - Graduado en Óptica y Optometría

26804 - Óptica visual I


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26804 - Óptica visual I
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
297 - Graduado en Óptica y Optometría
Créditos:
12.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Anual
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Física

1. Información básica de la asignatura

El objetivo más general es comprender el funcionamiento del globo ocular humano como un instrumento óptico formador de imágenes, como primera fase importante de la percepción visual, y estudiar la calidad de las imágenes obtenidas con él. 

La asignatura forma parte del Módulo Básico del plan de estudio de Óptica y Optometría, dedicado a que el estudiante sea capaz de conocer y aplicar los conceptos, principios, leyes, modelos y teorías de las diferentes disciplinas científicas básicas.  Es interesante que los alumnos hayan cursado en el bachillerato la modalidad de Ciencias y Tecnología, y dentro de ella, las asignaturas de matemáticas y física.

Los 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 3: Salud y bienestar

2. Resultados de aprendizaje

Emplea la notación y las unidades de la óptica geométrica con rigor y destreza.

Maneja analíticamente y gráficamente las leyes fundamentales de propagación de la luz en la interfase de dos medios.

Calcula las propiedades ópticas básicas (primer orden) de un sistema óptico a partir de sus características geométricas y materiales.

Calcula la posición y tamaño de la imagen dióptrica y del objeto cuando se transformen mediante un sistema óptico.

Resuelve ojos teóricos tanto acomodados como desacomodados.

Puede determinar el tipo de ametropía presente en un ojo, así como la forma de neutralizarla.

Determina cuantitativamente las dimensiones y calidad de la imagen retiniana del ojo compensado  y sin compensar.

Reconoce el concepto de agudeza visual y de sensibilidad al contraste.

Calcula la desviación y efecto de un prisma sobre la propagación de la luz.

3. Programa de la asignatura

TEMA 0. La naturaleza de la luz y su interacción con la materia.

TEMA 1. Superficies ópticamente lisas. Las ley de Snell para refracción y reflexión de un rayo de luz.

TEMA 2. La refracción de haces de rayos de luz. El proceso de formación de imagen y la geometría de las superficies de separación de medios.

TEMA 3. Aproximación paraxial de la ley de Snell. El proceso de formación de imagen paraxial maxwelliana: la focal y la ley de Gauss.

TEMA 4. La ley de Gauss en sistemas centrados de 2 dioptrios esféricos paraxiales. El sistema de dos dioptrios: La lente ópticamente gruesa. Análisis y trazado de rayos.

TEMA 5. La aproximación de lente ópticamente gruesa a lente ópticamente delgada. Los sistemas ópticos de lentes delgadas paraxiales: Análisis y trazado de rayos.

TEMA 6. Los sistemas ópticos equivalentes para sistemas de n-elementos (dioptrios o lentes delgadas). El sistema óptico de 4 dioptrios.

TEMA 7. Refracción en elementos de caras planas no paralelas. Los prismas ópticos.

TEMA 8. La reflexión de haces de rayos. El proceso de formación de imagen y la geometría de la superficie especular.

TEMA 9. Limitación de rayos: diafragmas de apertura y de campo.

TEMA 10. – Imagen retiniana de un ojo desacomodado.

TEMA 11.Calidad óptica de la imagen retiniana.

TEMA 12. - Acomodación.

TEMA 13. Compensación óptica de las ametropías esféricas.

TEMA 14. Astigmatismo ocular.

4. Actividades académicas

Actividad Formativa 1: Adquisición de conocimientos básicos sobre Óptica Geométrica y Fisiológica (7 ECTS).

Metodología:

  • Clases magistrales participativas en grupo grande.
  • Tutorías (grupos pequeños y/o individualizadas)
  • Autoaprendizaje: visualización de videos y manejo de programas para trazado de rayos en el sistema lente-ojo.

Preparación y realización de exámenes.

 

Actividad Formativa 2: Resolución de problemas y análisis de casos prácticos (2 ECTS)

Metodología:

  • Aprendizaje basado en el estudio de casos analizados en grupos pequeños.
  • Aprendizaje basado en análisis y resolución de problemas planteados en Moodle.
  • Trabajo en grupo e individual.

Elaboración de informes con resultados de problemas y casos prácticos propuestos.

Preparación y realización de pruebas parciales.

 

Actividad Formativa 3: Adquisición de conocimientos prácticos, destrezas y habilidades en Óptica Ocular (3 ECTS)

Metodología:

  • Prácticas de laboratorio en grupos pequeños.

Listado de las 11 prácticas:

0. Caracterización óptica de dioptrios refractores.

1. Caracterización de lentes ópticamente gruesas.

2. Formación de imagen mediante planos principales y aproximación de lente delgada.

3. Formación de imagen con lente delgada negativa y sistemas compuestos.

4. Refracción de la luz mediante una lente astigmática regular.

5. Simulación de ojo en banco y con OSLO EDU.

6. Simulación de ojo real con OSLO EDU.

7. Simulación de ametropías y su compensación en ojo reducido en banco óptico.

8. Simulación de ametropías con cámara de vídeo digital.

9. Compensación de ametropías en cámara de vídeo digital.

10. Simulación del proceso de acomodación con cámara de vídeo digital.

  • Trabajo en grupo e individual: elaboración de informes.

 

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.

5. Sistema de evaluación

Evaluación para los alumnos presenciales:

1.Evaluación de las prácticas de laboratorio

La evaluación se realizará mediante la presentación de un informe para cada una de las prácticas elaborado (individual o por grupos) durante el desarrollo de las mismas y/o la realización de dos pruebas objetivas (tipo test), una al final del primer semestre (prácticas 0 a 4) y otra al final del segundo semestre (prácticas 5 a 10).

La calificación de las prácticas será de 0 a 10 puntos y se obtendrá como el promedio de todas las calificaciones obtenidas. La calificación de las prácticas constituirá el 20% de la calificación final de la asignatura y será imprescindible alcanzar una nota mínima de 5 puntos para superar la asignatura.

2. Evaluación de los conocimientos adquiridos en las clases teórico-prácticas

Realización de 2 pruebas parciales escritas en Febrero y Mayo/Junio respectivamente. Las pruebas escritas constarán de una parte de resolución de problemas y otra de resolución de cuestiones teóricas tipo test. Para el cálculo de las calificaciones finales parciales se le dará el mismo peso a la parte de teoría que a la de problemas.

En el caso de que estudiante alcance una calificación de 4 o superior en la prueba de Febrero, dicha calificación podrá, si así se desea, conservarse para promediar con la calificación de la prueba de evaluación que se ha de realizar en Mayo/Junio respecto a los conocimientos impartidos en las clases teórico-prácticas del segundo semestre.

En el caso de que el estudiante alcance una calificación menor a 4 en la prueba de Febrero, el estudiante deberá volver evaluarse de dichos conocimientos en las pruebas de Mayo/Junio o Julio. 

Así mismo, el profesor propondrá durante el curso la realización de diversos ejercicios voluntarios que podrán incrementar (en el caso en que se apruebe) la calificación final de la asignatura hasta en 4 puntos .

3. Calificación final de la asignatura

En el caso de que la calificación de las prácticas de laboratorio sea mayor o igual que 5, la calificación final de la asignatura será la suma del 80% de la calificación de la evaluación de las clases teórico-prácticas + 20% de la evaluación de las prácticas de laboratorio.

Se conservarán los resultados de la últimas pruebas parciales realizadas que hayan obtenido una calificación mínima de APROBADO (calificación de 5 puntos o mayor) para la convocatoria de Julio. 

Evaluación para los alumnos no presenciales:

1. Examen final de las prácticas de laboratorio: mediante la realización del montaje experimental y realización de un informe con resultados numéricos y gráficos concretos de varias partes de diferentes prácticas de todas las realizadas durante el curos. El examen se valorará de 0 a 10 puntos y es imprescindible obtener al menos 5 puntos para poder aprobar el examen de prácticas de laboratorio. Esta calificación constituirá el 20% de la nota final.

2.  Prueba escrita final: examen final que estará constituida por dos partes, correspondientes a las dos pruebas parciales descritas para los alumnos presenciales, con los mismos contenidos y evaluaciones. Hay que aprobar las dos partes para aprobar el examen final. Esta calificación constituirá el 80% de la nota final.

Se conservarán los resultados de la últimas pruebas parciales realizadas que hayan obtenido una calificación de mínima de APROBADO (calificación de 5 puntos o mayor) para la convocatoria de Julio.