Física (plan 2002) 2023-2

Quinto Semestre, Óptica

CLAVE: 0584

GRUPO: 8174

QUINTO SEMESTRE

CRÉDITOS: 12

Profesor: Dr. Jesús Alberto Del Olmo Márquez

Contacto: jesus.delolmo@icat.unam.mx

Ayudante: M. en Ing. Ismael Velázquez Gómez

Contacto: ismael.velazquez@icat.unam.mx

Evaluación del curso

Tareas -------- 50%

Exámenes --- 50%

El alumno que deseé mejorar su calificación al final del curso, podrá realizar una presentación oral de 15 mins. El tema de la presentación es libre, solamente estará relacionado con el área de la óptica y tendrá un valor de hasta un punto sobre la caificación final.

Una vez calculados los porcentajes se obtendra un número x, al cual se le asignará una calificación final deacuerdo con la siguiente tabla:

x ϵ [ 0 , 6 ) => NP

x ϵ [ 6 , 6.8 ) => 6

x ϵ [ 6.8 , 7.6 ) => 7

x ϵ [ 7.6 , 8.4 ) => 8

x ϵ [ 8.4 , 9.2 ) => 9

x ϵ [ 9.2 , 10 ) => 10

ÓPTICA GEOMÉTRICA

1. FUNDAMENTOS DE LA ÓPTICA GEOMÉTRICA 10 hrs.

1.1. Límites de aplicabilidad de la óptica geométrica.

1.2. Camino óptico. Principio de Fermat.

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

2. ÓPTICA GAUSSIANA 12 hrs.

2.1. Reflexión y refracción en superficies esféricas.

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

2.3. Formación de imágenes. Amplificación transversal y longitudinal.

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

2.5. Prismas, diferentes tipos y aplicaciones.

2.6. Aberraciones.

ÓPTICA FÍSICA

FUNDAMENTOS

3. ONDAS 10 hrs.

3.1. Conceptos básicos y propiedades de las ondas.

3.2. La ecuación de onda. Solución general. Superposición.

3.3. Teorema de Fourier (discusión). Ondas armónicas.

3.4. Principio de Huygens, rayos y superficies de onda.

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

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

4. ELECTROMAGNETISMO 10 hrs.

4.1. Las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones materiales.

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

4.3. Energía en el campo electromagnético (descripción).

4.4. Radiación de una partícula cargada (descripción).

4.5. Polarización. Ley de Malus. Vectores de Jones.

TEORÍA VECTORIAL

5. ECUACIONES DE FRESNEL 10 hrs.

5.1. Condiciones de frontera para los campos electromagnéticos.

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

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

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

6. TEORÍA DE LA DISPERSIÓN 10 hrs.

6.1. Propagación de la luz en medios dieléctricos isotrópicos.

6.2. Dispersión normal y anómala. Absorción.

6.3. Propagación de ondas electromagnéticas en medios conductores.

6.4. Comparación entre dieléctricos y conductores. Frecuencia de plasma.

7. ÓPTICA DE CRISTALES 10 hrs.

7.1. Propagación de la luz en medios cristalinos.

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

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

7.4. Actividad óptica.

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

TEORÍA ESCALAR

8. INTERFERENCIA 12 hrs.

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.

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.

Bibliografía básica

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

• Malacara D., Óptica Básica, Fondo de Cultura Económica, México (1990).

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

• Fowles G. R., Introduction to Modern Optics, 2nd. Edition, Dover (1989).

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

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

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

• Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics, John Wiley & Sons, Inc. USA (1991).

• Sommerfeld A., Optics: Lectures on theoretical physics, Vol. IV, Academic Press, Inc., New York (1949).

Bibliografía complementaria

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

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

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

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

• Yariv A., Yeh P., Optical waves in Crystals, John Wiley & Sons, Inc. USA (1984).