Física (plan 2002) 2017-2

NOTA IMPORTANTE: El curso empezará el martes 31 de enero de 2017 a las 7:00 horas con la primera actividad.

PARA ACLARAR CUALQUIER DUDA RESPECTO DEL CURSO, FAVOR DE ESCRIBIR A LA DIRECCIÓN:

rufino.diaz@ccadet.unam.mx

Laboratorio de Óptica
Carrera de Física - Plan de estudios 2002

Clave 0583
Grupo 8138

TEMARIO, OBJETIVOS, MÉTODO DE TRABAJO Y
MÉTODO DE EVALUACIÓN DEL CURSO

Semestre 2017-2

Profesor: Rufino Díaz Uribe,

Departamento de Óptica y Microondas, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), UNAM
Cubículo P-104,1er. Piso. Tel. 5622-8614 ext. 1117; rufino.diaz@ccadet.unam.mx, http://www.academicos.ccadet.unam.mx/rufino.diaz/

Ayudante: Oliver Huerta Carranza

oliver.huerta@ccadet.unam.mx
Laboratorio de Pruebas Ópticas, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), UNAM Horario:

Horario: martes y jueves de 7 a 10 hrs.

Lugar: Laboratorio de Óptica II, 1er. Piso, Edif. de Física, Facultad de Ciencias, Ciudad Universitaria

OBJETIVOS

Objetivos del temario oficial:

• Desarrollo de la capacidad de investigación del estudiante, en óptica.
• Aprendizaje de los conceptos fundamentales del curso teórico correspondiente, mediante experimentos de óptica geométrica, polarización, interferencia, difracción, láseres y optoelectrónica.
• Conocimiento de los principios físicos del funcionamiento y manejo del equipo con que cuenta el Laboratorio de Optica.
• Manejo de datos experimentales (errores, aproximaciones, gráficas, ajuste de curvas, etc.).

Objetivos complementarios propuestos en este curso:

1. Que por medio del trabajo experimental el alumno mejore su comprensión de conceptos y fenómenos de la óptica.
2. Que el alumno adquiera habilidades y capacidades para la planeación y realización de experimentos de física, en particular de óptica.
3. Que el alumno mejore su entendimiento y capacidad para trabajar con datos experimentales, tanto en la representación y análisis gráfico y numérico, como en el cálculo de incertidumbres.
4. Que el alumno ejercite el uso de recursos tecnológicos actuales, tales como el uso de cámaras digitales y computadoras para potenciar su práctica profesional.

INTRODUCCION

El trabajo en Laboratorio de Optica, consistirá en la realización de las siguientes diez prácticas:
1. Leyes de la Óptica Geométrica
2. Medición de índices de refracción.
3. Lentes delgadas
4. Sistemas ópticos (microscopio y telescopio)
5. Reflectancia y transmitancia en una interfase plana (ecuaciones de Fresnel).
6. Espectroscopía de Prisma.
7. Polarización.
8. Interferencia.
9. Difracción.
10. Práctica libre.

TEXTO BASE:

El curso se basará de manera importante en el Manual de Prácticas del Laboratorio de Óptica elaborado por el Prof. Rufino Díaz, el cual se proporcionará de forma electrónica a los alumnos inscritos al curso.

Durante el semestre 2017-2 se utilizará la versión final de este material, desarrollado por el Prof. Díaz y su grupo de trabajo, por medio de los proyectos PAPIME No: PE104410 y PE111916, financiados por la DGAPA-UNAM.

Duración de las prácticas:

Tomando en cuenta que un semestre normal cuenta con alrededor de 16 semanas efectivas de clase, se tienen 3 sesiones, en promedio, por práctica. Por lo que es importante el trabajo eficiente en clase. Debido a lo saturado del horario de laboratorio, NO podrán asistir en otras horas a terminar las prácticas (excepto si se cuenta con la autorización del coordinador del laboratorio).

Asistencia:

La asistencia es obligatoria, por lo que se pasará lista a los 15 minutos del inicio de la clase y la ausencia se anotará como retardo. A los 30 minutos, se volverá a pasar lista y la ausencia se anotará inasistencia. Las sesiones a las que no asistan anularán la calificación correspondiente afectando sensiblemente la calificación final.

Método de trabajo:

Manual de Prácticas: al inicio del semestre se les proporcionará el Manual de Prácticas de Laboratorio de Óptica, 2ª Edición (Versión Final) en forma electrónica. En dicho manual se incluyen la mayoría de las actividades a realizar durante el curso. Eventualmente, el profesor podrá incluir documentos y actividades adicionales que complementen o mejoren el manual en su forma actual.

Bitácora: Al inicio del semestre se les proporcionará el Manual de Prácticas de Laboratorio de Óptica, 2ª Edición (Versión Final) en forma electrónica. Para acreditar la parte de “trabajo en el laboratorio”, cada alumno deberá llevar el registro de todas sus actividades de laboratorio en un cuaderno de notas, o bitácora, la cual deberá llevar siempre al laboratorio para realizar sus anotaciones y para que se puede realizar una revisión periódica por parte del profesor (o del ayudante). Será un cuaderno con una sección exclusiva para el laboratorio; también se podrá llevar una bitácora electrónica en computadora, con el compromiso de llevarla siempre, también.

Previo al inicio de la práctica: Para poder iniciar el trabajo de laboratorio, los alumnos deberán leer y preparar, con suficiente anticipación, las secciones correspondientes a la práctica que se va a realizar. En el manual, cada práctica incluye una sección de “Actividades Previas” que deben resolverse en casa antes de iniciar el trabajo de laboratorio. Debe quedar claro que los instructivos de las prácticas no son recetas fijas, por lo que cada equipo deberá complementar la preparación, realizando una investigación bibliográfica sobre el tema a desarrollar. Con ello deberá quedar más claro la base teórica, el procedimiento y demás aspectos involucrados en la práctica; es deseable, inclusive, que propongan mejoras o alternativas a las actividades propuestas para cumplir con los mismos objetivos. En caso de dudas, pueden realizar consultas con el profesor y/o con el ayudante de laboratorio, ya sea de manera personal o vía correo electrónico. Todas las anotaciones, ejercicios, cálculos, gráficas y demás actividades realizadas fuera del laboratorio también deberán ser anotadas en la bitácora.

En el laboratorio:

a) Antes de iniciar el trabajo experimental, el profesor realizará una breve exposición ante el grupo para revisar los aspectos más relevantes de la práctica; estos podrán ser tema de preguntas dirigidas a los alumnos, con el fin de explorar su conocimiento del tema. Los estudiantes podrán realizar las consultas necesarias al profesor y al ayudante en este y cualquier otro momento durante la realización de la práctica.

b) Como es usual, para solicitar material, deberán dejar una identificación vigente que les será regresada cuando devuelvan el material. Es responsabilidad de los estudiantes el buen uso del equipo y materiales de laboratorio. En caso de duda consulten al profesor, al ayudante y/o al laboratorista.

c) En la bitácora se hará el registro de datos y de los incidentes y detalles más relevantes del experimento. Cada sesión deberá anotarse:

i) Fecha

ii) Nombre de la práctica a realizar

iii) Método del experimento, lo que incluye las ideas y ecuaciones básicas.

iv) Datos de las mediciones realizadas incluyendo la información sobre los instrumentos utilizados para obtenerlos; esto incluye, marca, modelo, No. de serie y/o de inventario, escala de medición, mínima escala usada y los datos necesarios para reproducir el experimento en caso necesario o entender la asignación de incertidumbres instrumentales (algunos datos deberán ser tomados del manual del instrumento).

v) Gráficas, tabulaciones y análisis de errores.

vi) Apuntes de los temas vistos en clase (teoría de la experimentación)

vii) Tareas y actividades previas.

d) Durante el desarrollo de la práctica, el profesor y/o la ayudante podrán interrogar a los alumnos para cerciorarse que se ha realizado la preparación adecuada y que se entiende el desarrollo de la misma; esta parte también contribuirá a la calificación de “trabajo en el laboratorio”.

e) Las mesas de trabajo son para la realización de los experimentos, por lo que las mochilas, portafolios, prendas personales y demás objetos no relacionados con el experimento deberán colocarse debajo de las mesas o en lugares que no bloqueen la circulación y permitan el trabajo de todos los estudiantes.

f) No está permitido el consumo de alimentos al laboratorio.

g) No se permiten visitas, aunque pueden salir momentáneamente para atender un asunto extraclase. Una ausencia prolongada puede causar que se anote inasistencia en la lista.

Tiempos de entrega: El trabajo se realizará por equipos de tres alumnos como máximo. Los informes de laboratorio se entregarán a más tardar una semana después de terminada la práctica y se les devolverán calificadas en un lapso similar.

Informes: Los informes deberán tener la estructura usual de un trabajo científico, lo que incluye:

1. Título. El mismo de la guía.

2. Autores. Sólo los que asistieron a la sesión y contribuyeron al trabajo.

3. Fechas de realización y entrega.

4. Resumen (abstract). Qué se hizo, cómo se hizo y que resultó.

5. Introducción. Muy breve descripción del tema de trabajo.

6. Teoría. La necesaria para entender el tema y encontrar las ecuaciones útiles para el experimento. Las deducciones largas deben dejarse para un apéndice.

7. Método experimental. Aquí se describe con detalle el procedimiento seguido para obtener los datos o para observar los fenómenos de interés.

8. Resultados. Deben listarse los datos directamente obtenidos, así como los procesados con sus promedios, incertidumbres y demás parámetros de interés. Debe indicarse claramente las ecuaciones y fórmulas utilizadas. Es muy conveniente presentar conjuntos grandes de datos en forma gráfica. Se deberá acompañar el informe con los datos originales, los datos procesados y las gráficas que se ayuden a entender mejor los resultados.

9. Discusión. Esta es una parte fundamental del trabajo ydebe dedicarse especial atención. De manera fundamentada deben analizarse los resultados obtenidos. Este análisis debe conducir de manera congruente a las conclusiones.

10. Conclusiones. Aquí sólo se deben realizar afirmaciones que sean consecuencia directa de la discusión, no debe hacerse otra discusión adicional. Las conclusiones deben ser compactas y claras.

11. Bibliografía. Deben citarse los documentos que han sido utilizados para preparar el informe, incluyendo los números de las páginas consultadas. No se deben hacer citas genéricas a textos sólo para llenar el espacio.

El texto deberá tener una redacción clara y concisa y deberá elaborarse en un procesador de textos. Aunque la extensión no es esencial, se espera que todo informe cuente con un mínimo de 5 páginas. Los documentos deberán ser guardados en formato PDF para ser leídos en ambiente de Windows. Los archivos (sin virus) deberán ser enviados por e-mail al ayudante, con copia al profesor. La fecha y hora de envío del e-mail será considerada para determinar si se entregó a tiempo.

Las unidades, las gráficas, las figuras, la bibliografía y demás partes del informe deberán seguir las normas usuales, en caso de duda, pregunten al profesor o consulten un manual de estilo. Cuando el objetivo de una práctica incluya la medición de una cantidad física, deberá incluirse el resultado de dicha medición con su incertidumbre, haciendo explícita la manera en que fue obtenida. Algunas prácticas sólo incluyen la realización de un experimento para observar un fenómeno. En tal caso, se espera una descripción detallada y la explicación física correspondiente.

La calificación de los informes cuenta el 50 % de la calificación final, por lo que deben esmerarse en su elaboración. Cuentan los resultados obtenidos, pero también su discusión. Cuenta de manera importante que en el texto reflejen el entendimiento que adquirieron sobre el tema. Una manera simple de entender la asignación de calificaciones es la siguiente:

También cuenta la presentación, aunque no es la parte esencial del trabajo; es más fácil entender un trabajo bien redactado, limpio y bien presentado, que uno con redacción confusa, con información incompleta o desordenada. El estructurar adecuadamente el texto con secciones y subsecciones, ayuda enormemente a leerlo y entenderlo; un trabajo de un solo párrafo, de principio a fin, es muy difícil de leer.

Como se trata de un trabajo de equipo, el contenido del informe es responsabilidad compartida y la calificación será la misma para cada uno de los integrantes, excepto si en la lista de autores no están incluidos todos, dando a entender que alguien no contribuyó al trabajo de manera responsable. En caso de controversia, se analizará el caso entre el profesor, el ayudante y los miembros del equipo.

Es importante que las prácticas no las consideren como una mera toma de datos, que la elaboración del informe no se trate de una copia o refraseo de un texto, sino que aprovechen la oportunidad de enfrentarse a los fenómenos físicos y con una serie de actividades más o menos programadas exploren y entiendan mejor diversos tópicos de la óptica. Este mejor entendimiento debe reflejarse en el informe; éste es su creación y, también, una oportunidad para ejercitar y mejorar su trabajo escrito.

No se aceptarán informes elaborados a partir de fuentes bibliográficas, de las que se copien literalmente porciones importantes de texto, figuras o datos; es válido incluir citas textuales, datos y figuras indicando explícitamente la fuente y delimitando las porciones copiadas. Estas citas no deberán extenderse más allá de lo necesario para aclarar algún punto. Ningún documento aceptable se podrá basar exclusivamente o sustancialmente en material citado de otras fuentes.

MÉTODO DE EVALUACIÓN

1. La calificación final estará dada por:

Informes de las prácticas 50%

Trabajo en el laboratorio 30%

Práctica libre 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. Prerrequisitos:

4. Administrativamente el Laboratorio de Óptica es una materia independiente del curso de teoría por lo que podrán inscribirse los alumnos que lo soliciten, independientemente del curso de teoría al que se inscriban.

5. La calificación obtenida se asentará en las actas y no se aceptan renuncias.

6. La práctica libre se desarrollará a lo largo del semestre. El avance se evaluará mensualmente por medio de informes escritos. El tema deberá estar definido con la presentación del primer informe (de acuerdo al calendario). 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 artículo de divulgación o enseñanza.

BIBLIOGRAFIA

TEXTO BASE:

Rufino Díaz Uribe, Josslyn Beltrán Madrigal, Eduardo Bernal Vargas, Juan Ricardo Damián Zamacona, Guizela Huelsz Prince, Hugo Alberto Lara García y Fernando Gonzalo Rejón Barrera, Laboratorio de Óptica: Manual de Prácticas, Versión 2, UNAM, México 2017.

REFERENCIAS BASICAS LABORATORIO

1.Jorge H. Altamirano Aguilar y Luis Martí López, Holografía Básica, Instituto Politécnico Nacional, México (2004).

2.Jorge H. Altamirano Aguilar, Setenta experimentos de Óptica Clásica y Moderna con Apuntador Láser, Instituto Politécnico Nacional, México (2006).

3.Paul G. Hewitt, Prácticas de Física Conceptual, 9ª. Ed., Pearson Educación-Addison Wesley, México (2004).

4.C. Harvey Palmer, Optics, Experiments and Demonstrations, 4ª. Impresión, The John Hopkins Press, Baltimore, USA (1969).

5.Association for Science Education Lab Books, Light, compilado por Eric Deeson, John Murray, Londres, Gran Bretaña (1975).

6.D.C. Baird, Experimentation: An Introduction to the Measurement Theory and Experiment Design, 3ª. Ed., Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Jersey (1995).

7.Philip R. Bevington, D. Keith Robinson, Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences, 3ª Ed. McGraw Hill, New York (2003)

8.H.F. Meiners, W. Eppenstein, K.H. Moore, Laboratory Physics, J. Wiley and Sons, New York (1969).

REFERENCIAS BASICAS TEORIA

1. E. Hecht, Optics, 4ª. Ed. Addison-Wesley (2001)

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

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

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

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

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

7. Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley Series in Pure and Applied Optics, Wiley-Interscience; 2a. edición (March 9, 2007).

8. Ajoy Ghatak, Optics, McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 1 edition (March 23, 2009)

AVANZADAS

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

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

LECTURA Y DIVULGACIÓN

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

2.Hortensia González, Miguel Núñez, Humberto Arce, Visión y Lentes Delgadas, Las Prensas de Ciencias, México (1997).

3.Peter Pesic, El Cielo en una Botella; Historia de la Pesquisa Sobre el Azul del Firmamento, GEDISA Ed., Barcelona (2007).Libros de la Colección “La Ciencia Para Todos”, Fondo de Cultura Económica, México:

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

5.Daniel Malacara y Juan Manuel Malacara, Telescopios y Estrellas, No. 57, 2ª. Ed. (1998)

6.Rogelio Herreman, De los Anteojos a la Cirugía Refractiva, No. 76, 3ª. Ed. (2003)

7.Daniel Malacara, Óptica Tradicional y Moderna, No. 84 , 3ª. Ed. (2002).

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

9.Vicente Aboites, El Láser, No. 105, 3ª. Ed. (2003).

10.Vicente Aboites y José Vega, Enfriamiento de Átomos por Láser, No. 185 (2002)

11.Luis de la Peña, Cien Años en la Vida de la Luz, No. 200 (2004)

REVISTAS

1.Scientific American http://www.scientificamerican.com/sciammag/

2.American Journal of Physics. http://scitation.aip.org/ajp/

3.The Physics Teacher. http://scitation.aip.org/tpt/

4.Optics and Photonics News. http://www.osa-opn.org/

5.Photonics Spectra. http://www.photonics.com/Splash.aspx?PID=5&VID=42&IID=413

6.Laser Focus. http://www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications.html

En la dirección: http://www.dgbiblio.unam.mx/

pueden obtener información acerca de la localización de libros y revistas en la UNAM