Curso 2010/11 Material y Organización del Curso de Óptica Prof. Dr. E. Gómez González

(1)

Material y Organizaci

ó

n del

Curso de

Ó

ptica

Prof. Dr. E. Gómez González

Departamento de Física Aplicada III

E.S.Ingenieros - Universidad de Sevilla

Curso 2010/11

(2)

2 Curso de

Curso de

Ó

**ptica*:**

Tema 0: Introducción a la Óptica

Tema 1: Óptica Geométrica

Tema 2: Óptica Ondulatoria y Electromagnética

Tema 3: Fuentes de luz y emisión láser

Tema 4: Radiometría y Fotometría

Tema 5: Fundamentos y aplicaciones de tecnologías

ópticas de imagen

Propiedad Intelectual

Estos Apuntes, así como el material contenido en ellos, están protegidos por las normas vigentes de Propiedad Intelectual y únicamente pueden destinarse al estudio personal. Para citar la información contenida en los mismos debe indicarse:

Gómez González, E.: Fundamentos de Óptica, Universidad de Sevilla 2010.

así como los datos específicos de cada obra detallados en las Referencias indicadas entre corchetes []. Responsabilidad

Es responsabilidad exclusiva de cada usuario la comprobación de la corrección, validez y adecuación de todos los cálculos, parámetros y resultados indicados en cualquier formato (numérico, gráfico, tablas) así como la consulta,

en todos los casos, de las Referencias originales adecuadas para cada aplicación.

Curso 2010/11

Este Temario se incluye en las obra Fundamentos de Óptica específicamente adaptada como Apuntes para el Curso de Óptica que imparte el autor en la asignatura Campos Electromagnéticos de Ingeniería

de Telecomunicación de la E.S.Ingenieros de la Universidad de Sevilla. Se recomienda su utilización combinada con los demás materiales y referencias de la asignatura.

*Epígrafes y contenidos detallados al comienzo de cada Tema.

(3)

3 Nuestro Curso de Óptica: Temario

TEMA 0: INTRODUCCION A LA ÓPTICA

La Óptica y el Electromagnetismo. La Óptica y la Ingeniería. La Óptica y sus aplicaciones. Referencias históricas. El rango óptico del espectro (ultravioleta, visible e infrarrojo) y sus propiedades. Índice de refracción. Principio de Fermat.

TEMA 1: ÓPTICA GEOMÉTRICA

Refracción y reflexión. Sistemas Ópticos. Aproximación paraxial. Dioptrio esférico. Lentes. Aberraciones.

Diafragmas y pupilas. El ojo humano. Espejos. Dispersión y prismas. Formulación matricial. La cámara fotográfica. Instrumentos ópticos: telescopios, microscopios y otros. Fibras ópticas.

TEMA 2: ÓPTICA ONDULATORIA Y ELECTROMAGNÉTICA

Perturbación ondulatoria. Velocidad de fase y velocidad de grupo. Solución ondulatoria de las ecuaciones de Maxwell. Ondas tridimensionales. Principio de Huyghens. Rayo y frente de onda.Energía, potencia e irradiancia. Cantidad de movimiento y presión de radiación. Polarización. Coeficientes de reflexión y transmisión. Interferencia. Recubrimientos antirreflectantes. Difracción. Límite de resolución. Red de difracción. Óptica de Fourier.

TEMA 3: FUENTES DE LUZ Y EMISIÓN LÁSER

Consideraciones cuánticas. Emisión espontánea y estimulada. Emisión láser. Cavidad resonante y modos de funcionamiento. Coherencia espacial y temporal. Comparación con fuentes de luz convencionales. Tipos de láser: rubí, gas, semiconductor. Almacenamiento óptico de información. Otros tipos y aplicaciones. Holografía. Riesgos en el uso de fuentes de luz láser. Clasificación y medidas de seguridad. Exposición Máxima Permisible y Zona de Riesgo Nominal.

TEMA 4: RADIOMETRÍA Y FOTOMETRÍA

Emisión de radiación. Temperatura. Cuerpo negro. Transferencia de energía. Ángulo sólido. Radiancia e irradiancia. Magnitudes radiométricas. Fuentes puntuales y extensas. Emisores lambertianos. Ecuación de la cámara. Exposición. Sensores ópticos. Fotometría. Respuestas fotópica y escotópica. Magnitudes fotométricas. Fuentes de calibración. Iluminantes patrón CIE. Fuentes reales. Temperatura de color. Balance de blancos. Cálculo del valor de exposición.

TEMA 5: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE TECNOLOGÍAS ÓPTICAS DE IMAGEN

Captación analógica: video y televisión. Captación digital. La cámara CCD. Parámetros básicos. Distorsiones ópticas. Lentes telecéntricas. Tipos de cámara (single-chip monocromo/color, filter-wheel CCD, 3-chip color CCD). Factores que afectan a la calidad de la imagen. Otras tecnologías: CMOS y EMCCD. Cristal líquido. Pantallas (LCD, TFT y plasma). Videoproyección (LCD, DLP y LCOS).

1er_Parcial

(4)

4 Material de Clase

Material de Clase:

• Transparencias

1

_{: Fundamentos de Óptica}

- Material básico explicado en clase.

- Incluyen Ejemplos detallados y Problemas Resueltos numéricamente de cada tema.

• Casos Prácticos y Experiencias Interactivas

2

_:

- Se realizarán en clase para facilitar la comprensión de los conceptos teóricos.

Nuestro Curso de Óptica

Material y Organización Docente (i)

Material Complementario

Material Complementario:

¾ ¿ Qué se pregunta ?

“Relación de Contenidos Evaluables

1

_{” (RCE)}

¾ Formulario

1

_:

_SÍ

¾ Otros datos: ver “Guía Docente de la Asignatura”

Exámenes de Óptica:

Extensión del material explicado en clase. No se requiere su estudio completo.

• Guía de Conceptos Básicos de Óptica Geométrica

1

_{y Guía de Conceptos Básicos de}

Radiometría y Fotometría

1

_:

_{Se sugiere su uso para complementar los contenidos de las}

Transparencias de Clase.

• Bibliografía y Referencias:

Complementarias de todos los aspectos de nuestro Curso de Óptica.

Teoría: directamente extraída de la RCE Aplicaciones*

• de cálculo: A realizar siguiendo el orden de los pasos indicados en cada caso y con el formulario adjunto.

• Casos Prácticos: interpretación y cálculo

de características de catálogos comerciales

1_{Material disponible en Copistería y Biblioteca de la E.S.Ingenieros y en la web: http://laplace.us.es/campos/ (directamente accesible desde la web ESI).} 2_{E.Gómez González: Proyecto de Innovación Docente 1793/2007 concedido por el ICE, Universidad de Sevilla.}

* Ejemplos de cada tipo, detallados y resueltos

numéricamente, incluidos en las transparencias de clase.

(5)

5 Alfabeto griego (mayúsculas y minúsculas)

[7]

Utilidades: NOTACIÓN

Nuestro Curso de Óptica

Material y Organización Docente (ii)

Trabajos Propuestos Voluntarios

Trabajos Propuestos Voluntarios:

• Véase la Guía Docente de la Asignatura

_Tutor

_í

_as:

_as

• Presenciales*:

Martes: 12:00-14:00, 18:00-20:00

Miércoles: 12:00-14:00

• E-mail: egomez@us.es

*Horario en el 1er_{cuatrimestre. Sujeto a posibles cambios} puntuales por actividades de investigación

(www.esi.us.es/gfi).

Pr

á

cticas de Laboratorio:

cticas de Laboratorio

• Realización de una Práctica de Óptica Geométrica

y una de Óptica Ondulatoria

(6)

6

I Básicas:

1. Beléndez Vázquez A.: Fundamentos de óptica para Ingeniería Informática, Univ.Alicante 1996. 2. Gómez González E.: Guía básica de conceptos de Óptica Geométrica, Univ. Sevilla 2005.

3. Gómez González E.: Guía básica de conceptos de Radiometría y Fotometría, Univ. Sevilla 2006. 4. Hecht E. Óptica, Addison Wesley Iberoamericana 2003.

5. Hecht. E. Óptica. Teoría y problemas resueltos. Serie Schaum, McGraw-Hill.

6. Mejías Arias P., Martínez Herrero R. 100 problemas de óptica. Alianza Editorial. 1996. 7. Serway R.A., Jewett J.W. Física Vol. II, Thomson-Paraninfo 2003.

II Complementarias:

8. Ardley N., Mathews R. Física. Materia, átomos, energías. Plaza & Janés 1985.

9. Cameron J.R, Skofronick J.G., Grant R.M. Physics of the Body. Medical Physics Publishing 1995. 10. Casas J. Óptica. Librería Pons. Zaragoza, 1994.

11. Fernández Nieves A.: Gotas de cristal líquido. Aplicaciones. Investigación y Ciencia, marzo 2006. 12. Fischetti M.: Vidrio inteligente. Investigación y Ciencia, marzo 2006.

13. Franco García, A.: Curso Interactivo de Física en Internet, Universidad del País Vasco, 2006 (www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/) 14. Labajos Claro M.: Iniciación al estudio de la biofísica, Anaya 2005.

15. Mejías Arias P., Martínez Herrero R. Óptica geométrica. Ed. Síntesis. 1999.

16. Montoto San Miguel M.: Fundamentos físicos de la informática y las comunicaciones. Ed. año 17. Muñoz Puig J., Pascual Vives G. Atlas de Física. Edibook 1984.

18. Shepeliov A.V. Óptica (Serie: Lo que no se puede olvidar). Ed. URSS, 2002. 19. Walker B.H. Optical Engineering Fundamentals. SPIE, 1998.

20. Edmund Scientific Co: Edmund Industrial Optics Catalog. Eds.impresas 1999-2005 y on-line: www.edmundoptics.co.uk 21. Regtien P.P.L. et al: Measurement science for engineers. Kogan Page Science 2004.

22. Hamamatsu: Catálogo Eds. Impresas 2005-2006 y on-line: www.sales.hamamatsu.com 23. Opto&Laser Europe 2004, 2005, 2006 (www.optics.org)

24. Ulaby F.T.: Electromagnetics for engineers. Pearson Education 2005.

25. McCluney W.R. Introduction to radiometry and photometry. Artech House Inc. 1994. 26. Greivenkamp J.E. Field guide to geometrical optics. SPIE 2004.

III Enlaces a Organismos, Instituciones y Publicaciones relacionados con la Óptica y sus aplicaciones

Cf. Complementos de Óptica.