Fotónica em Materiais
Código
11509
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
Hugo Manuel Brito Águas
Horas semanais
4
Língua de ensino
Inglês
Objectivos
A disciplina de Fotonica em Materiais tem como objectivo ensinar os conceitos básicos do ramo de física aplicada relacionados com a interação luz-materia. Pretende-se introduzir aos alunos as áreas de electromagnetismo, mecânica quântica e física do estado sólido, para que ganhem bases conceptuais sólidas nestes domínios que poderão depois ser aprofundadas em disciplinas mais específicas lecionadas posteriormente.
A disciplina terá um forte carácter aplicado, pelo que todos os temas tratados serão enquadrados no contexto da investigação e desenvolvimento tecnológico actual. A prática laboratorial contribuirá bastante neste aspecto, dado que permitirá aos alunos acompanhar uma experiência real de nanofotónica e executar os passos de fabrico, caracterização e interpretação dos resultados.
Pré-requisitos
Análise Matematica I, Fisica I.
Conteúdo
Topicos
Programa, método de avaliação e organização da disciplina
Importância e visão histórica da fotonica e mecânica quântica
Oscilador harmónico (simples e amortecido) e aplicações
Equação de ondas, ondas progressivas e estacionarias
Equações de Maxwell e ondas electromagnéticas
Natureza electromagnetica da luz. Interferência e difracção de luz.
Leis de Fresnel. Optica geometrica (concentração de luz)
Absorção e dispersão de luz por partículas, regime de Rayleigh
Campo electrico dipolar – longinquo e proximo
Electromagnetismo, optica clássica:
Introdução à Mecanica Quantica. Lei de Planch e Corpo Negro
Quanta de luz. Efeito foto-electrico. Dualidade onda-particula.
Dupla fenda e modelo atomico de Bohr. Principio de Incerteza.
Equação de Schrodinger. Particula na caixa. Atomo de H2.
Metais e Semiconductores – cristais periódicos
Modelos de Lorenz e de Drude
Estrutura de bandas em estado sólido
Mecânica Quantica e Fisica de Estado Solido
Introdução à Plasmonica e Nano-antenas ópticas
SERS – fundamentos e aplicações
Microscopia à nano-escala e análise de imagens SEM/AFM
Fabricação de Nanoestruturas para Light Trapping
Caracterização e interpretação dos resultados
Fundamentos de Fotovoltaico e Celulas Solares de Filme Fino
Aplicações de Nanofotonica
Seminarios e Pratica Laboratorial
Bibliografia
Introdução à Fisica – de J. D. Deus, M. Pimenta, A. Noronha, T. Peña, P. Brogueira. McGraw Hill, 2000
Physics for Scientists and Engineers – by P. M. Fishbane, S. Gasiorowicz, S. T. Thornton. Prentice Hall, 1996
Absorption and Scattering of Light by Small Particles – by C. F. Bohren and D. R. Huffman. John Wiley & Sons, 1983
Óptica – de Eugene Hecht. Fundação Calouste Gulbenkian, 2002
Campo Electromagnético – de L. Brito, M. Fiolhais, C. Providência. McGraw Hill Portugal, 1999
Introduction to Solid State Physics – by C. Kittel. Wiley, 2004
Método de ensino
O ensino da disciplina reparte-se por aulas teórico-práticas e de laboratório. Nas aulas existirá ensino tutorial, de acompanhamento dos alunos, sujeito a avaliação por discussão oral.
Método de avaliação
- 3 testes, um a meio e outro no final do semestre
- 1 exame final
Nota final = Média dos testes ou nota do exame