GUíA DE LA ASIGNATURA DEGRADO
ÓPTICA I
2010/20111. Identificación de la asignatura
CARACTERÍSTICAS
Asignatura: Óptica I
Materia: Óptica
Titulación: Grado en Física
Curso: 2º
Código: 2450
Modalidad/Tipo: Obligatoria
Duración: 2º cuatrimestre
Grupos: 1 de teoría / 2 de prácticas y tutorías
Créditos ECTS de la asignatura: 6
Número de horas por crédito ECTS: 25 horas
Estimación del volumen de trabajo del alumno: 150 horas
(60 presenciales + 90 de estudio)
Idiomas en los que se imparte: Castellano
PROFESORADO
Coordinador/Profesor: Antonio Guirao Piñera
Categoría profesional: Titular de Universidad
Área: Óptica
Departamento: Física
Despacho: Centro de Investigación en Óptica y Nanofísica (CIOyN)
E-mail:
[email protected]
Web:
www.um.es/phi/aguirao
Teléfono: 868 88 8314 (Ext. 8314 desde llamadas internas)
El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas.
Atención al alumnado:
A lo largo de todo el curso, previa cita por teléfono o e-mail.
Durante el 2º cuatrimestre: Jueves y Viernes, de 12 h a 14 h.
2. Presentación de la asignatura
Óptica I es una asignatura obligatoria de 6 créditos correspondiente al módulo fundamental del
Grado en Física.
imparten en los cursos 3º y 4º.
La Óptica es la rama de la Física que estudia la luz: su naturaleza, los fenómenos relacionados con
ella, y cómo podemos manipularla y construir instrumentos ópticos.
La asignatura Óptica I está dedicada, en concreto, al estudio de las leyes de propagación de la luz
mediante un modelo basado en relaciones geométricas. (Queda para cursos posteriores el estudio
de los aspectos ondulatorios y cuánticos de la luz).
El alumno adquirirá con esta asignatura conocimientos y destrezas prácticas sobre: naturaleza y
propagación de la luz, trayectorias y rayos, leyes de la reflexión y la refracción, dispersión cromática
y colores, elementos ópticos como prismas, láminas, espejos y lentes, e instrumentos como
telescopios y microscopios. Aprenderá los principios de la formación de imágenes y de la visión, y
nociones básicas de óptica aplicada a la tecnología. También logrará una formación transversal que
tiene que ver con la ética y rigor científico, y con la actitud ante la resolución de problemas, entre
otros aspectos.
3. Condiciones de acceso a la asignatura
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Incompatibilidades: Ninguna.
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Requisitos: Los propios de acceso al título de Grado en Física.
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Recomendaciones:
- Conocimiento adecuado de física general y de las herramientas matemáticas de primer curso.
- Repaso del bloque de Óptica de 2º de Bachillerato antes del inicio de la asignatura.
4. Competencias
4.1. TRANSVERSALES (O GENÉRICAS)
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Transversales de la UMU que atañen a la asignatura
UMU1 Ser capaz de expresarse correctamente en lengua castellana en su ámbito disciplinar
UMU2 Comprender y expresarse en un idioma extranjero en su ámbito disciplinar, particularmente
el inglés
UMU3 Ser capaz de gestionar la información y el conocimiento en su ámbito disciplinar,
incluyendo saber utilizar como usuario las herramientas básicas en TIC
UMU6 Ser capaz de trabajar en equipo y relacionarse con otras personas del mismo o distinto
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Genéricas del título de Grado en Física que atañen a la asignatura
T1 Capacidad de análisis y síntesis
T4 Conocimiento de una lengua extranjera
T5 Conocimientos de informática relativos
INSTRUMENTALES T7 Resolución de problemas T9 Trabajo en equipo T13 Razonamiento crítico PERSONALES T14 Compromiso ético T15 Aprendizaje autónomo T17 Creatividad SISTÉMICAS
T21 Motivación por la calidad
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Básicas del Marco Español de Calificaciones para la Educación Superior
MECES1Poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que incluye algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
MECES2
Saber aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y resolución de problemas dentro de su área de estudio
MECES5 Desarrollar aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios
posteriores con un alto grado de autonomía.
4.2. ESPECÍFICAS
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CURRICULARES: Competencias específicas del título, que atañen a la asignatura
C1
Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, por lo tanto permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
(Destrezas para la resolución de problemas) C2
Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.
(Destrezas en resolución de problemas y destrezas matemáticas)
C3
Ser capaz de realizar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo de trabajo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.
(Destrezas de modelado y de resolución de problemas)
C4
Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.
(Comprensión teórica de fenómenos físicos)
C5
Haberse familiarizado con los modelos experimentales más importantes, además ser capaces de realizar experimentos de forma independiente, así como describir, analizar y evaluar críticamente los datos experimentales.
ordenador pequeño o uno grande, el graduado debería ser capaz de desarrollar programas de software.
(Destrezas de resolución de problemas y destrezas informáticas) C10
Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía en física y otra bibliografía técnica, así como cualquier fuente de información relevante para trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos. (Búsqueda de bibliografía y otras destrezas)
C14
Ser capaz de comparar nuevos datos experimentales con modelos disponibles para revisar su validez y sugerir cambios con el objeto de mejorar la concordancia de los modelos con los datos.
(Destrezas de modelación)
C15 Estar preparado para competir por un puesto docente en física en la educación secundaria.
(Espectros de empleos accesibles)
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DISCIPLINARES: Competencias específicas de la asignatura
Saber (conocimientos)
D1 Conocer la importancia de la Óptica en el contexto de la Física y el papel histórico que ha
desempeñado la controversia sobre naturaleza de la luz
D2 Familiarizarse con fenómenos básicos de la luz y saber enmarcarlos dentro de los distintos
modelos explicativos
D3
Obtener una noción clara del significado y marco de la óptica geométrica. Adquirir un buen conocimiento del lenguaje, nomenclatura, criterio de signos y conceptos, y aprender a razonar en base a los principios de la óptica geométrica
D4 Conocer el principio de Fermat y su utilidad en el cálculo de trayectorias
D5 Aprender las leyes de la reflexión y la refracción y su rango de aplicación
D6 Entender el proceso de la formación de imágenes, en particular la visión
D7 Conocer algunos instrumentos ópticos y su funcionamiento
D8 Comprender el efecto de las aberraciones ópticas sobre la calidad de la imagen
D9 Adquirir nociones básicas de iluminación, radiometría y colorimetría
Saber hacer (aplicación práctica y operativa del conocimiento: habilidades, destrezas, …)
D10 Manejar analíticamente las leyes fundamentales de la propagación de la luz, en un medio y en
la interfase de dos medios. Calcular trayectorias
D11 Trazar gráficamente rayos de luz en las superficies ópticas y en los sistemas ópticos
D12 Resolver problemas de formación de imágenes en sistemas ópticos básicos
D13 Conocer las técnicas e instrumentos de medida propios de la óptica geométrica
D14 Determinar experimentalmente propiedades ópticas de distintos elementos ópticos (vidrios,
lentes, espejos, etc.)
D15 Saber documentar un proceso de medida y realizar un informe
D16 Construcción manual de instrumentos ópticos básicos
Saber ser y estar (actitudes, comportamientos, normas, valores…)
D17 Desarrollar la capacidad deductiva y de análisis y aplicación en la resolución de problemas
D18 Proceder con metodología y rigor científico en el trabajo experimental
D19 Desarrollar actitudes para el trabajo individual y en equipo, distinguiendo que ambos son
necesarios de acuerdo a las distintas tareas que se pueden presentar
D20 Cultivar el valor del esfuerzo y el trabajo bien hecho, y relacionarlo con satisfacción intelectual
D21 Valorar la importancia de la historia de ciencia
D22 Vincular ciencia y tecnología, y reconocer la importancia del avance de la ciencia para la
sociedad
4.3. RELACIÓN ENTRE COMPETENCIAS
Curriculares Genéricas del título
C1 C2 C3 C4 C5 C7 C10 C14 C15 T1 T4 T5 T7 T9 T13 T14 T15 T17 T21 D1 X X X X X D2 X X X X D3 X X X D4 X X X D5 X X X D6 X X X X X D7 X X X X X X X D8 X X X X X X D9 X X X X X D10 X X X X X D11 X X X X X X X D12 X X X X X X D13 X X D14 X X X X D15 X X X D16 X X X X X D17 X X D18 X X D19 X X X D20 X X X D21 X X X X X X D22 X X X X
5. Contenidos
BLOQUE O. Introducción
TEMA 1. Introducción: Óptica, Física y luz
Física y Óptica. Repaso histórico. Naturaleza de la luz.
BLOQUE I. Propagación de la luz y leyes
Fenómenos luminosos. Óptica geométrica. Rayos. Frente de onda. Principio de Huygens. Velocidad de la luz. Índice de refracción.
TEMA 3. Leyes de la reflexión y la refracción
Reflexión y refracción. Reflexión especular y difusa. Reflexión total interna. Ángulo límite.
TEMA 4. Dispersión cromática
Espectro visible: colores. Dispersión cromática. Arco iris.
TEMA 5. Trayectorias
Principio de Fermat. Camino óptico. Trayectorias. Medios inhomogéneos. Espejismos.
BLOQUE II. Elementos y sistemas ópticos
TEMA 6. Refracción en superficies planas
Interfases. Láminas plano-paralelas. Prismas.
TEMA 7. Lentes
Refracción en superficies esféricas. Lentes. Imágenes y aumentos.
TEMA 8. Espejos
Reflexión en espejos planos y esféricos. Imágenes y aumentos. Distorsión.
TEMA 9. Sistemas compuestos
BLOQUE III. Óptica geométrica aplicada
TEMA 10. Calidad de imagen y aberraciones
TEMA 11. Iluminación y limitación de rayos
Aspectos energéticos. Sombras. Diafragmas y campo. Profundidad de foco. Radiometría.
TEMA 12. Instrumentos ópticos
Telescopios. Microscopios. Sistemas fotográficos y de proyección.
TEMA 13. Introducción a la visión
TEMA 14. Óptica aplicada
Fibras ópticas. Óptica GRIN.
TEMA 14. Colorimetría
6. Actividades prácticas y seminarios
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
1. Reflexión, refracción y propagación de la luz.
2. Descomposición y recomposición de la luz blanca.
3. Medidas de índice de refracción.
4. Medida de la focal y potencia de lentes y espejos.
5. Formación de imágenes.
6. Instrumentos ópticos.
SEMINARIOS
Tres seminarios sobre: controversia histórica sobre la naturaleza de la luz, Óptica y Tecnología,
Óptica y salidas profesionales, profundización en alguno de los temas del curso.
7. Metodología y estimación del volumen de trabajo
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Metodología
Se realizarán los siguientes tipos de actividades durante el desarrollo de la asignatura:
A1. CLASES DE TEORÍA: Presentación en el aula de los contenidos de la materia mediante clases
magistrales y el uso de los instrumentos expositivos convencionales (pizarra, medios audiovisuales).
Las clases tendrán un enfoque que fomente la participación de los alumnos. Se recurrirá de manera
habitual a demostraciones y ejemplos prácticos, para apoyar las explicaciones teóricas. Se facilitarán
recursos basados en las nuevas tecnologías, en particular, el uso del ordenador como herramienta
de simulación.
A2. PROBLEMAS: A lo largo de las explicaciones de contenidos teóricos se intercalarán problemas
resueltos y se propondrán otros a resolver por el alumno. Al final de cada tema se realizarán
problemas y ejercicios de profundización.
A3. PRÁCTICAS:
Prácticas de laboratorio encaminadas a la adquisición de las competencias (tipo
destrezas: saber hacer) de carácter experimental. Se realizarán intercaladas a lo largo del
cuatrimestre de acuerdo al avance del temario, siempre sobre los contenidos teóricos previamente
vistos.
transversales y culturales en relación con la asignatura, para trabajar en particular las competencias
relacionadas con las actitudes. Se sugerirán temas para realización de trabajos de ampliación por
parte del alumno.
A5: TUTORÍAS: Actividades tutoriales en grupos pequeños para el seguimiento de la asimilación de
conocimientos y fomento del trabajo en grupo o individual.
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Estimación de volumen de trabajo del estudiante (ECTS)
Grupo Actividad Horas presenciales Trabajo autónomo Volumen de trabajo
Todos Clases de teoría 30 h (x1) 30 h 60 h
Todos Problemas 10 h (x2) 20 h 30 h
Subrupo 1 y 2 Prácticas 14 h (x2) 28 h 42 h
Todos Seminarios 3 h (x3) 9 h 12 h
Subgrupo 1 y 2 Tutorías 3 h (x1) 3 h 6 h
60 h 90 h 150 h
Relación (promedio) horas de trabajo/ECTS = 25 horas /crédito
8. Cronograma
TEORÍA
Bloque Tema Título Semana Horas
0 1 Introducción 1 2
2 Conceptos fundamentales de la propagación de la luz 1 3
3 Leyes de la reflexión y refracción 2 5
4 Dispersión cromática 3 2
I
5 Trayectorias 4 4
6 Refracción en superficies planas 5 4
7 Lentes 6 y 7 4
8 Espejos 8 2
II
9 Sistemas compuestos 9 4
10 Calidad de imagen y aberraciones 10 1
11 Iluminación y limitación de rayos 10 y 11 2
12 Instrumentos ópticos 11 y 12 5
13 Introducción a la visión 13 2
14 Fibras ópticas. Óptica GRIN 14 1
III
15 Colorimetría 14 1
PRÁCTICAS
Título Semana Horas
Reflexión, refracción y propagación de la luz 3 2
Descomposición y recomposición de la luz blanca 6 2
Potencia de lentes y espejos 8 1 Formación de imágenes 10 y 12 4 Instrumentos ópticos 13 y 14 3
