Física (plan 2002) 2016-2

Quinto Semestre, Óptica

Óptica

(Clave 0584)

(Grupo 8160)

TEMARIO, BIBLIOGRAFÍA Y MÉTODO DE EVALUACIÓN DEL CURSO

Semestre de 2016-2

Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), UNAM

Salón P111

Horario: Lu, Ma, y Vi: 8-10 hrs.

http://www.cinstrum.unam.mx/Optica/jrdu/cursos.htm

TEMARIO DEL CURSO

ÓPTICA FÍSICA: FUNDAMENTOS

I. Ondas 10 hrs (Rufino Díaz)

1.1. Conceptos básicos y propiedades de las ondas

1.2. La ecuación de onda. Solución general. Superposición

1.3. Teorema de Fourier (discusión). Ondas armónicas

1.4. Principio de Huygens, rayos y superficies de onda

1.5. Notación compleja. Método de fasores. Adición de ondas de la misma frecuencia

1.6. Adición de ondas de frecuencia casi idénticas. Velocidad de fase y velocidad de grupo

2. Electromagnetismo 10 hrs (Rufino Díaz)

2.1. Las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones materiales.

2.2. Ondas electromagnéticas en el vacío. Naturaleza electromagnética de la luz.

2.3. Energía en el campo electromagnético (descripción)

2.4. Radiación de una partícula cargada (descripción)

2.5. Polarización. Ley de Malus. Vectores de Jones

ÓPTICA FÍSICA: TEORÍA VECTORIAL

3. Ecuaciones de Fresnel 10 hrs (Rufino Díaz)

3.1. Condiciones de frontera para los campos electromagnéticos

3.2. Reflexión y refracción de ondas electromagnéticas en medios dieléctricos isotrópicos

3.3. Las ecuaciones de Fresnel. Coeficientes de amplitud e intensidad.

3.4. Consecuencias: Ángulo de Brewster, cambios de fase, reflexión total interna frustrada.

4. Teoría de la Dispersión 10 hrs (Rufino Díaz)

4.1. Propagación de la luz en medios dieléctricos isotrópicos

4.2. Dispersión normal y anómala. Absorción

4.3. Propagación de ondas electromagnéticas en medios conductores

4.4. Comparación entre dieléctricos y conductores. Frecuencia de plasma

5. Óptica de Cristales 10 hrs (Rufino Díaz)

5.1. Propagación de la luz en medios cristalinos

5.2. Superficie número de ondas y superficie índice de refracción (descripción)

5.3. Birrefringencia, dicroísmo, retardadores, compensadores y polarizadores.

5.4. Actividad óptica

5.5. Efectos ópticos inducidos. (Faraday, Kerr, Pockels, foto-elasticidad)

ÓPTICA GEOMÉTRICA

6. Fundamentos de la Óptica geométrica 8 hrs (Pedro Cebrian)

6.1. Límites de aplicabilidad de la óptica geométrica

6.2. Camino óptico. Principio de Fermat

6.3. Leyes de la óptica geométrica: reflexión y refracción en superficies planas y curvas

7. Óptica Gaussiana 12 hrs (Pedro Cebrian)

7.1. Reflexión y refracción en superficies esféricas

7.2. Lentes delgadas y espejos. Aproximación paraxial. Ecuación de Gauss. Fórmula del fabricante de lentes.

7.3. Formación de imágenes. Amplificación transversal y longitudinal.

7.4. Sistemas ópticos: Ojo humano, microscopio, telescopio, cámara fotográfica, número F.

7.5. Prismas, diferentes tipos y aplicaciones

7.6. Aberraciones

ÓPTICA FÍSICA: TEORÍA ESCALAR

8. Interferencia 12 hrs (Pedro Cebrian)

8.1. Definiciones y conceptos preliminares

8.2. Condiciones para observar interferencia. Leyes de Fresnel-Arago

8.3. Interferencia por división de frente de onda

8.4. Interferencia por división de amplitud

8.5. Tipo y localización de franjas

8.6. Interferómetros y sus aplicaciones

8.7. Películas delgadas. Aplicaciones

9. Difracción 12 hrs (Pedro Cebrian)

9.1. Introducción. Principio de Huygens-Fresnel

9.2. Obstáculos. Principio de Babinet

9.3. Difracción de Fraunhoffer

9.4. Difracción de Fresnel. Espiral de Cornu (descripción)

9.5. Rejillas de difracción. Aplicaciones

MÉTODO DE EVALUACIÓN

1. La calificación final estará dada por:

Tareas 40%

Exámenes 40%

Trabajo 20%

2. Escala de calificaciones

6.0 <= 6 < 6.8

6.8 <= 7 < 7.6

7.6 <= 8 < 8.4

8.4 <= 9 < 9.2

9.2 <= 10

3. Habrá alrededor de 80 problemas cuya fecha de entrega será fija, además se calcula que habrá aproximadamente 4 exámenes parciales.

4. No habrá reposición de exámenes parciales ni examen final.

5. Prerrequisitos:

i) Física Clásica IV

ii) Cálculo IV

iii) Geometría Analítica II

6. El curso de Óptica es uno solo con diferentes partes integradas

Para aprobar el curso es necesario tener calificaciones aprobatorias, así como en tareas y exámenes, de otra forma no se promediarán y por consiguiente no se aprobará el curso. La calificación obtenida es la que se asignará a ÓPTICA. La calificación obtenida se asentará en las actas y no se aceptan renuncias.

7. El trabajo de Investigación se desarrollará a lo largo del semestre. El avance se evaluará mensualmente y se deberá entregar informe escrito. Se presentará oralmente en una sesión especial al final del curso. El tema seleccionado deberá ser del área de la óptica y se basará en al menos un articulo de divulgación o enseñanza.

BIBLIOGRAFÍA

TEXTO

1. E. Hecht, Optics, 3ª. Ed. Addison-Wesley (1998)

REFERENCIAS BÁSICAS

1. Daniel Malacara, Óptica Básica, Fondo de Cultura Económica, México (1990).

2. F. A. Jenkins, H. E. White, Fundamentals of Optics, McGraw-Hill. 4ª. Ed. (1976).

3. G. R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover. 2ª. Ed.

4. J. Strong, Concepts of Classical Optics, Freeman (1958).

5. R. Resnick, D. Halliday, Physics, Vol. II, Wiley (1966).

6. J. R. Meyer-Arendt, Introduction to Classical and Modern Optics, Prentice Hall (1995)

AVANZADAS

1. R. Guenther, Modern Optics, Wiley (1990).

2. M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, 7ª Ed. exp., Cambridge University Press (1999)

3. A. K. Gathak, K. Thyagarajan, Optical Electronics, Cambridge University Press (1989)

4. J. B. Marion, M. A. Heald, Classical Electromagnetic Radiation, 2^nd Ed., Academic Press (1980)

LECTURA Y DIVULGACIÓN

1. Scientific American Books, Light and Lasers, Freeman (1969)

Libros de la Colección “La Ciencia Desde México”, Fondo de Cultura Económica, México:

2. Ana María Cetto, La Luz, No. 32 (1987).

3. Daniel Malacara, Óptica Tradicional y Moderna, No. 84 (1989).

4. Virgilio Beltrán L., Para Atrapar un Fotón, No. 107 (1992).

5. Vicente Aboites, El Láser, No. 105, 2ª. Ed. (1998).

REVISTAS

1. Scientific American

2. American Journal of Physics.

3. The Physics Teacher.

4. Optics and Photonics News.

5. Photonics Spectra.

6. Laser Focus.

PÁGINAS WEB:

1. http://www.dgbiblio.unam.mx/

Información acerca de la localización de libros y revistas en la UNAM.

2. http://www.cio.mx/ Centro de Investigaciones en Optica, A. C.

3. http://www.inaoep.mx/ Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

4. http://www.smf.mx Sociedad Mexicana de Física

5. http://amo.iico.uaslp.mx/ Academia Mexicana de Óptica

6. http://www.osa.org/ Optical Society of America

7. http://www.nature.com/nature/ Revista Nature

8. http://www.sciam.com Revista Scientific American2.