Ótica Aplicada
Código
10533
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Total de horas
56
Língua de ensino
Português
Objectivos
Objectivos pedagógicos
Para a disciplina de “Óptica Aplicada” adoptam-se os seguintes objectivos pedagógicos, os quais se redigem na óptica do formando. Estes objectivos, integram e são definidos em termos das capacidades de natureza cognitiva, em termos das competências funcionais e em termos de atitudes:
Descrever com rigor conceitos, leis e fenómenos do domínio da Óptica e aplicações.
Executar processos de pesquisa documental e estudo teórico orientados para o planeamento e execução de procedimentos experimentais em Óptica e para aplicações concretas.
Planear, elaborar e executar procedimentos conducentes a objectivos experimentais e tecnológicos assumidos na área da Engenharia Optrónica.
Relacionar os conhecimentos de Óptica na resolução de situações concretas ligadas à actuação nas áreas da Física, das Ciências Biomédicas, do Ensino das Ciências e da Engenharia.
Manusear de forma perspectivada equipamentos, dispositivos e componentes ópticos, assegurando a sua cuidada e correcta utilização.
Resolver questões problemáticas nos domínios da Óptica e Aplicações, determinando ou medindo grandezas físicas, realizando cálculos e estimativas, usando expressões, grandezas e tabelas.
Elaborar relatórios de trabalhos experimentais e textos descritivos de Óptica com rigor, clareza e concisão, usando com eficiência esquemas gráficos, tabelas e resultados, expressos quando possível com apreciação de incertezas.
Desenvolver atitudes pessoais de persistência, rigor na execução de tarefas em Óptica, assim como adquirir objectividade na avaliação de resultados experimentais.
Desenvolver e interligar valores de responsabilidade pessoal, de cooperação e de trabalho experimental em equipa.
Pré-requisitos
Não existem precedências obrigatórias, no entanto a disciplina pressupões o seguinte:
- Conhecimentos de Mecânica Clássica
- Conhecimentos de Eletromagnetismo
- Conhecimentos de Matemática:
- Trigonometria
- Diferenciação e Integração
- Equações diferenciais
- Álgebra de Complexos
Conteúdo
Conteúdos programáticos
Os conteúdos leccionados nas aulas teóricas presenciais e abordados nas aulas práticas, organizados na forma de Unidades de Aprendizagem (UA), são:
UA 1. Introdução à Óptica. Introdução histórica. Importância sócio-económica actual. Futuro.
UA 2. Campo electromagnético e luz. Luz e equações de Maxwell. Vectores E e B. Irradiância e vector de Poynting. Polarização. Dispersão. Espectro electromagnético
UA 3. Propagação. Princípio de Huygens. Princípio de Fermat. Reflexão e refracção. Equações de Fresnel.
UA 4. Fotometria e radiometria. Curvas fotópica e escotópica. Grandezas e unidades. Processos de medida.
UA 5. Óptica Geométrica. Formação de imagem. Prisma, lâmina de faces paralelas e fibras ópticas. Espelhos plano, parabólico e esférico. Oval de Descartes e dióptro esférico e lentes. O olho humano
UA6. Complementos de Óptica Geométrica. Lentes espessas. Aberrações.
UA 7. Interferências. Princípio da sobreposição. Coerência. A experiência de Young. Interferência em lâminas e filmes finos.
UA 8. Difracção. Difracção de Fresnel e Fraunhofer. Rede de difracção. Difracção por abertura circular. Difracção por fenda simples. Difracção por N fendas
UA 9. Instrumentos e aplicações. O Fotomultiplicador. O laser. O espectrofotómetro. O interferómetro de Fabry-Perrot. O projector de dispositivos e o retroprojector.O “data show” ”. O CD.
Bibliografia
Óptica, Eugene Hecht, F.C.Gulbenkian, 2002
Modern Optics, Robert Guenther, Wiley.
Optics- 4th Edition - Francis A. Jenkins and Harvey E. White, McGraw-Hill
Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf, Cambridge,1999
Óptica e Fotónica, Mário Ferreira, LIDEL
Optics, Eugene Hecht, Schaum’s outlines
Physics for Scientists and Engineers, Fishbane, Gasiorowicz and Thornton, 2nd Edition, Extended, Prentice Hall
Fundamentals of Physics, Halliday / Resnick / Walker , John Willey & Sons, 7th edition
Método de ensino
Metodologia
Os alunos têm obrigatoriamente de se inscrever na Plataforma Moodle da FCT através da qual a disciplina será gerida. Na plataforma serão colocadas as unidades de aprendizagem (UA) com os conteúdos progamáticos das aulas teóricas presenciais e com os documentos de preparação dos trabalhos experimentais (AE). A visita aos AE é obrigatória assim como a execução dos testes de credenciação para as aulas experimentais. O processo de ensino-aprendizagem compreende momentos presenciais e momentos de e-Learning, nomeadamente:
·Aulas teóricas presenciais
·Sessões experimentais presenciais em laboratório
·preparação de aulas práticas (componente assíncrona)
·Lições-teste (componente assíncrona)
·Dois testes e exame de recurso presenciais
A metodologia seguida conforma globalmente uma filosofia de “Blended Learning” e procura quantificar o trabalho dos alunos permitindo a aplicação do “paradigma de Bolonha”.
Aulas Teóricas presenciais
As aulas teóricas presenciais de 2 horas, em anfiteatro são apoiadas por apresentações em vídeo projetor e incluem a realização de demonstrações e problemas. Procurar-se-á quando possível adoptar uma perspectiva pedagógica construtivista.
Lições e Testes (componente assíncrona)
Os conteúdos das aulas teóricas, organizados na forma de Unidades de Aprendizagem (UA), estão agrupados em documentos, disponibilizados na componente assíncrona. Cada uma destas Unidade de Aprendizagem Teórica (Exemplo: UA 2 - Campo Electromagnético e Luz)) tem associado uma lição-teste de auto-avaliação de escolha múltipla de resolução obrigatória.
Sessões experimentais presenciais em laboratório
As sessões experimentais presenciais de 2 horas, decorrem em Laboratório de Óptica Os alunos inscrevem-se numa das 4 turmas propostas usando o CLIP e a “plataforma” até ao limite de 18 alunos por turma. Inscrevem-se também num dos grupos da turma escolhida até ao limite de 3 alunos por grupo, usando a “plataforma”. O mapa e o cronograma da distribuição dos trabalhos pelos grupos, estão detalhados na área Informações e anúncios da “plataforma”. Cada grupo executa os 7 trabalhos experimentais de entre os seguintes:
AE 0 - Medição da velocidade da Luz
AE 1 – Fenómenos ondulatórios em tina de ondas
AE 2 – Reflexão e refracção. Espelhos, dióptros e lentes
AE 3 – Formação de imagem
AE 4 – O Laser e fibras ópticas
AE 5 _ Polarizaçãod a luz e Lei de Mallus
AE 5 – Rede de difracção. Aplicações
AE 7 – Interferências e difracção. Experiência de Young
AE 8 – O olho humano e a visão
AE 9- Instrumentos Ópticos
AE 10 - Modelação de fenómenos Ópticos
Dos trabalhos executados, cada grupo apresenta relatórios indicados pela docência, que são colocados na plataforma depois de executados. Estes três relatórios são classificados e a sua média é a nota NTE de grupo. Os alunos podem ser interrogados individualmente sobre as actividades previstas em cada sessão.
Preparação de aulas práticas (componente assíncrona)
As sessões experimentais presenciais, são preparadas individualmente pelos alunos usando UAs designadas por Atividades Experimentais - AEs, na componente assíncrona, (Exemplo: AE1 - Fenómenos ondulatórios em tina de ondas). Os AE definem objetivos para as actividades propostas e ajudam a explorar os conteúdos. Ao percorrer esses documentos, deve o estudante consultar todos os tópicos relacionados (links), tomando notas de enunciados ou expressões, ou fazendo cópias, de forma a construir o seu memorando auxiliar para a actividade a executar em laboratório.
Método de avaliação
Métodos de Avaliação
Avaliação Experimental
A avaliação experimental resulta da execução de actividades experimentais semanais distribuídas por facções de 2 horas. De entre as actividades experimentais de laboratório, executadas, cada grupo apresenta 2 relatórios indicados pela docência, que deverão ser entregues a seguir a sua execução. Estes relatórios são classificados e a sua média, AE, será a classificação final da componente avaliação experimental do grupo. Os alunos podem ser interrogados individualmente sobre as actividades previstas em cada sessão presencial ou Online.
Avaliação Presencial
A avaliação presencial é constituída por dois testes e um exame a realizar-se na época de recurso. Os testes permitirão apurar a classificação T, média das classificações dos dois testes e o exame que permite apurar a classificação, E. Os testes serão realizados nas aulas teóricas e terão a duração de 2h; o exame tem a duração de 3h, sendo ambos classificados em escala de 0 a 20 valores. Os alunos que obtenham classificação média dos dois testes de T acima de 10 valores estão dispensados do exame final. As datas, horários e salas de execução dos testes e exames, são anunciados através do sistema CLIP. Os testes e exame são constituídos pelos dois componentes seguintes:
i)10 questões de escolha múltipla a realizar sem consulta, para uma cotação máxima de 10 valores
ii) 2 a 3 exercícios a realizar, cotados para um máximo de 10 valores.
Frequência
Para obter frequência, validar as classificações de testes e actividades experimentais e/ou estar admitido a exame, o aluno terá de executar um conjunto mínimo de actividades experimentais estipuladas pelo docente e previstas na programação da disciplina.
Escalas e Arredondamentos
Toas as classificações numéricas são dadas na escala de 0 a 20, sendo as classificações intermédias arredondadas às décimas e a classificação final arredondada às unidades.
Classificação e Aprovação Finais
A classificação final é obtida através da expressão:
NF= 0,4 x AE + 0,6 x (T ou E)
Sendo a aprovação obtida, mediante a condição NF ≥ 10