Nombre de la asignatura:

Óptica (código 1129 para la Carrera de Ingeniería Eléctrica)

Créditos (Fac. Ingeniería):

10.

Objetivo de la asignatura.

El objetivo de la asignatura es que el estudiante adquiera conocimientos básicos de Óptica y sus aplicaciones, partiendo de la base de que el estudiante ha tenido ya una introducción a los conceptos de campo eléctrico y magnético en el curso de Electromagnetismo.

Metodología de enseñanza.

El curso tiene asignadas 3 horas de clases teóricas, 2 horas de laboratorio y 1 hora de clase de ejercicios semanales, y se espera una dedicación domiciliaria de 4 horas semanales.

Temario:
I. ECUACIONES DE MAXWELL.   
Repaso de Teoría electromagnética. Ecuación de Onda. Ondas planas y esféricas. Refracción y reflexión de ondas planas. Fórmulas de Fresnel. Reflexión total..

II. FUNDAMENTOS DE LA ÓPTICA GEOMÉTRICA.
Aproximación de pequeñas longitudes de onda. Ecuación de la Eikonal. Ecuación de rayos. Principio de Fermat y teoremas relacionados. Lentes delgadas y gruesas. Espejos. Sistemas de lentes. Formalismo matricial. Instrumentos ópticos. Aberraciones.

III.INTERFERENCIA. SUPERPOSICIÓN DE DOS ONDAS.
Ejemplos. Interferómetro de Michelson y de Young. Interferencia de ondas múltiples: Fabry-Perot. Coherencia.

IV. POLARIZACIÓN.
Polarización lineal, circular y elíptica. Formalismo de Jones. Medios anisotrópicos. Elipsoide de índices. Propagación en medios birrefringentes. Dispositivos.

V. DIFRACCIÓN.
Fórmula de Kirchhoff. Difracción de Fraunhofer. Difracción de Fresnel. Principio de Babinet. Red de difracción.

VI. LASERS.
Amplificación óptica. Lasers de estado sólido, semiconductores, de colorantes y gaseosos. Modos gaussianos en cavidades ópticas.

VII. FIBRAS ÓPTICAS.
Transmisión en fibras ópticas. Modos débilmente guiados. Caracterización de fibras ópticas. Aplicaciones.

 

Cronograma tentativo por semana:

1. Repaso de Teoría Electromagnética. Ecuaciones de Maxwell. Ecuación de Onda. Ondas planas y esféricas.

2. Refracción y reflexión de ondas planas. Fórmulas de Fresnel. Reflexión total. Experimentos demostrativos.

3. Fundamentos de la óptica geométrica. Aproximación de pequeñas longitudes de onda. Ecuación Eikonal.

4. Ecuación de rayos. Principio de Fermat y teoremas relacionados. Lentes delgadas y gruesas. Espejos. Sistemas de lentes. Experimentos demostrativos.

5. Formalismo matricial. Instrumentos ópticos. Aberraciones. Demostraciones en el laboratorio.

6. Interferencia. Superposición de dos ondas: ejemplos. Interferómetro de Michelson. Interferómetro de Young. Experimentos demostrativos.

7. Interferencia de ondas múltiples: Fabry-Perot. Coherencia. Experimentos demostrativos.

8. Polarización. Polarización lineal, circular y elíptica. Formalismo de Jones. Medios anisotrópicos. Elipsoide de índices. Propagación en medios birrefringentes. Dispositivos. Experimentos demostrativos.

9. Difracción. Fórmula de Kirchhoff. Difracción de Fresnel. Experimentos demostrativos.

10. Difracción de Fraunhofer. Principio de Babinet. Red de difracción. Aplicaciones. Experimentos demostrativos.

11. Lasers. Amplificación óptica Lasers de estado sólido, semiconductores, de colorantes y gaseosos. Experimentos de demostración en el laboratorio.

12. Resonadores. Modos gaussianos en cavidades ópticas. Aplicaciones. Experimentos de demostración en el laboratorio.

13. Fibras ópticas. Transmisión en fibras ópticas. Fibras ópticas Monomodo y Multimodo. Dispersión. Experimentos demostrativos en el laboratorio.

14. Modos débilmente guiados. Frecuencia de corte. Caracterización de fibras ópticas. Aplicaciones: sensores ópticos. Experimentos de demostración en el laboratorio.

Bibliografía:

• Optica. E. Hecht and A. Zajac, ISBN 0-201-02839-5 (Ed. Addison Wesley).
• Optica electromagnética. Cabrera, López & Argulló, ISBN 0 201 60132 X (Ed. Addison Wesley Iberoamericana).
• Principles of Optics. M. Born and E. Wolf, ISBN 0521 63921 2 (Cambridge University Press).
• Optics and Lasers: Including Fibers and Optical Waveguides. Matt Young, ISBN 3-540-65741-X. .
• Fibre Optics -theory and Applications, Serge Unger, Wiley and Sons, 1990.
• "Principles of Optical Fiber Measurements", Dietrich Marcuse, Academic Press, 1981.
•Quantum Electronics, Amnon Yariv, Saunders College Publishing, 1991.
• Optical Fiber Sensor, edited by K.T.V. Grattan and B.T. Meggitt, Chapman and Hall, 1995.

Modalidad del curso y procedimiento de evaluación:
Los estudiantes serán evaluados mediante la realización de un examen final. Existirán dos variantes para la aprobación de la asignatura: a) examen escrito y oral. b) realización de un trabajo de laboratorio y examen oral

Conocimientos previos exigidos:
Se exigen conocimientos de Análisis Vectorial y Electromagnetismo de nivel universitario medio.

Última modificación: miércoles, 14 de junio de 2017, 15:42