OPTIGEO - Òptica Geomètrica i Instrumental

(1)

Competències de la titulació a les quals contribueix l'assignatura

Responsable: Perez Cabre, Elisabet

Unitat que imparteix: Curs:

Crèdits ECTS:

731 - OO - Departament d'Òptica i Optometria 2018

GRAU EN ÒPTICA I OPTOMETRIA (Pla 2009). (Unitat docent Obligatòria) 9 Idiomes docència: Català

Titulació:

Professorat

Específiques:

Genèriques:

1. Comprendre el mecanisme de la formació d'imatges i el processat de la informació en el sistema visual.

2. Comprendre les bases físiques del comportament dels fluids i de la natura, generació i propagació de la llum, per tal d'entendre el seu paper en els processos i aplicacions propis de l'òptica i l'optometria.

3. Determinar, en funció de les limitacions visuals, les ajudes òptiques per a cada cas.

4. Determinar els paràmetres òptics de les lents de contacte en relació a la funcionalitat del sistema visual.

5. Fer ús de la maquinària, l'instrumental i l'utillatge necessaris per a fer muntatges, ajustos, reparacions, i el control de qualitat del producte acabat

6. Identificar el disseny i característiques de les diferents ajudes específiques per a baixa visió 7. ANGLÈS TÈCNIC APLICAT A L'ÒPTICA I L'OPTOMETRIA

8. Interpretar els resultats dels exàmens refractius per determinar la prescripció òptica adequada

9. Ser capaç de prendre, tractar, representar i interpretar dades experimentals. "Utilitzar material i tècniques bàsiques de laboratori"

10. Valorar e informar de les possibilitats i limitacions de les ajudes visuals específiques per a baixa visió.

11. Valorar el procés òptic de formació de la imatge en la retina i la transmissió i processat de la informació al cervell 12. Desenvolupar metodologies de treball en equip que fomentin la participació dels seus membres, l¿esperit crític, el respecte mutu, la capacitat de negociació,.. per assolir objectius comuns

13. Exposar la informació de forma oral i escrita de forma raonada i coherent.

14. Extreure les idees principals d¿un text o de qualsevol font d¿informació (oral o escrita) 15. Sintetitzar i estructurar la informació per transmetre-la eficaçment de forma oral i/o escrita 16. Valorar l'adquisició dels objectius proposats al curs.

(2)

L'objectiu general de l'assignatura es pot descriure com:

Estudi de les propietats de la llum. Establir el model geomètric per explicar la propagació de la llum. Conèixer les lleis de l'Òptica Geomètrica. Descriure els diferents elements constitutius del sistema òptic (dioptres, miralls, lents i diafragmes). Aplicar del model geomètric per explicar les trajectòries lluminoses i la formació de les imatges en aproximació paraxial. Conèixer les aberracions òptiques. Corregir les aberracions òptiques més senzilles. Conèixer les magnituds fotomètriques i radiomètriques. Conèixer els instruments òptics simples (lupes, oculars, objectius fotogràfics i sistemes de projecció) i els instruments òptics compostos (ulleres i microscopis). Descriure des del punt de l'aproximació paraxial formació d'imatges i la fotometria en aquests instruments.

En acabar l'assignatura Òptica Geomètrica i Instrumental, l'estudiant o estudianta ha d'haver assolit els objectius (extrets del BOE):

- Conèixer el procés de formació d'imatges i propietats dels sistemes òptics. - Conèixer i manejar material i tècniques bàsiques de laboratori

- Conèixer la propagació de la llum en medis isòtrops, la interacció llum-matèria, les interferències lluminoses, els

fenòmens de difracció, les propietats de superfícies monocapes i multicapes i els principis del làser i les seves aplicacions. - Conèixer els principis, la descripció i característiques dels instruments òptics fonamentals, així com dels instruments que s'utilitzen en la pràctica optomètrica i oftalmològica.

- Conèixer i calcular els paràmetres geomètrics, òptics i físics més rellevants que caracteritzen tot tipus de lent oftàlmica utilitzada en prescripcions optomètriques i saber relacionar-los amb les propietats que intervenen en el procés

d'adaptació.

- Capacitar per al càlcul dels paràmetres geomètrics de sistemes de compensació visual específics: baixa visió, lents intraoculars, lents de contacte i lents oftálmiques.

- Conèixer les aberracions dels sistemes òptics.

- Conèixer els fonaments i lleis radiomètriques i fotomètriques. - Conèixer els paràmetres i els models oculars.

- Comprendre els factors que limiten la qualitat de la imatge retiniana. - Capacitat per mesurar, interpretar i tractar els defectes refractius. I els objectius específics:

- Recordar breument la història de la Òptica.

Objectius d'aprenentatge de l'assignatura

Ensenyament a distància. Es penjarà a la plataforma el material corresponent a cada contingut. Aquest material constarà de:

- Objectius i continguts. - Presentació PowerPoint. - Exercicis resolts.

- Comentaris específics del contingut. - Test autoavaluació.

(3)

- Identificar les combinacions de prismes per reduir la dispersió o la desviació. - Reconèixer els prismes de reflexió total.

- Explicar els efectes en la inversió i el desplaçament que produeixen els prismes en les imatges. - Definir els augments lateral, angular i axial en un sistema òptic.

- Determinar els elements cardinals d'un sistema òptic.

- Aplicar les equacions de correspondència d'un sistema òptic. - Reconèixer i distingir els diferents tipus de diafragmes. - Indicar les limitacions de l'aproximació paraxial.

- Nombrar i identificar, de manera qualitativa, les aberracions monocromàtiques o de Seidel. - Identificar, de manera qualitativa, les aberracions cromàtiques.

- Explicar, de manera qualitativa, els mecanismes de correcció de les aberracions òptiques. - Conèixer les principals magnituds fotomètriques i les relacions entre elles.

- Interpretar les corbes d'intensitat lluminosa d'una font de llum. -

Dedicació total: 176h Hores grup gran: Hores grup mitjà: Hores grup petit:

Hores activitats dirigides: Hores aprenentatge autònom:

0h 35h 15h 0h 126h 0.00% 19.89% 8.52% 0.00% 71.59%

(4)

Continguts

1. FONAMENTS DE L'ÒPTICA GEOMÈTRICA

2. LA IMATGE: REPRESENTACIÓ ÒPTICA DE

L'OBJECTE

Dedicació: 35h Dedicació: 17h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 4h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 31h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 3h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 14h 1. - Breu història de l'Òptica.

2. - Paradigmes de l'Òptica.

3. - L'Òptica Geomètrica. Lleis fonamentals. 3. -Dispersió de la llum.

4. -Principi de Fermat.

1. -Representació òptica. Formació d'imatges perfectes en sistemes òptics centrats. 2. -Superfícies astigmàtiques per a dos punts conjugats.

3. -Òptica paraxial: astigmatisme aproximat.

Descripció:

Activitats vinculades:

Pràctica de laboratori:

Llei de la reflexió. Determinació de l'angle límit. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents a la reflexió i la refracció de la llum. Resolució de qüestionaris:

Qüestionari de les Lleis de l'Òptica Geomètrica.

Pràctica de laboratori: Representació òptica.

(5)

3. LA SUPERFÍCIE ÒPTICA I LES SEVES

COMBINACIONS

Dedicació: 35h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 5h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 30h 1. -Miralls plans.

2. -Dioptre pla i làmina pla-paral·lela. 3. -Prismes.

4. -Dioptre i miralls esfèrics.

5. -La superfície esfèrica en òptica paraxial. 6. -Associació de dioptres en aproximació paraxial. 7. -La lent prima.

Descripció:

Formació d'imatges amb lents i miralls. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents al mirall pla, dioptre i mirall esfèrics i lents primes. Resolució de qüestionaris:

Qüestionaris de:

- Dioptre i mirall esfèric. - Lents primes.

(6)

4. CARACTERITZACIÓ PARAXIAL DELS SISTEMES

FORMADORS D'IMATGES

5. REFRACTOMETRIA

Dedicació: 31h Dedicació: 8h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 4h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 27h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 2h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 6h 1. -Elements cardinals d'un sistema òptic.

2. -Equacions generals de correspondència. 3. -Associació de sistemes òptics centrats. 4. -La lent gruixuda.

5. -Formulació específica per a l'ull.

1. -Refractometria per reflexió total. Refractòmetre d'Abbe.

2. -Altres mètodes refractomètrics: goniòmetre, efecte Pffund, mètode del Duc de Chaulnes.

Descripció:

Determinació d'elements cardinals en sistemes òptics. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents a diafragmes i aberracions. Qüestionari:

Qüestionari de sistemes òptics.

Pràctica de laboratori: Refractometria.

(7)

6. SISTEMES ÒPTICS REALS

7. FOTOMETRIA

Dedicació: 33h Dedicació: 23h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 5h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 28h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 4h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 19h 1. -Diafragmes. Limitació d'obertura i camp.

2. -Aberracions monocromàtiques I: esfèrica, astigmatisme i coma. 3. -Aberracions monocromàtiques II: curvatura de camp i distorsió. 4. -Aberracions cromàtiques.

5. -Doblets acromàtics.

1. -Espectre visible i radiació electromagnètica. 2. -Radiometria. 3. -Fotometria. Descripció: Descripció: Activitats vinculades: Activitats vinculades: Pràctica de laboratori: Diafragmes i aberracions. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents a diafragmes i aberracions. Resolució de qüestionaris:

Qüestionari de diafragmes i aberracions.

Fotometria de fonts puntuals i extenses. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents a fotometria. Resolució de qüestionaris:

(8)

8. INSTRUMENTS ÒPTICS

Dedicació: 35h Grup gran/Teoria: 0h Grup mitjà/Pràctiques: 0h Grup petit/Laboratori: 5h Activitats dirigides: 0h Aprenentatge autònom: 30h

1. -Instruments fotogràfics i de projecció. 2. -Instruments de visió I: ull, lupa i oculars.

3. -Instruments de visió II: ulleres de llarga vista i microscopis.

Descripció:

Objectiu fotogràfic i microscopi. Lliurament d'exercicis:

Exercicis numèrics referents a instruments òptics. Resolució de qüestionaris:

Qüestionaris de: - Lupes i oculars.

(9)

1. LABORATORI. LLEI DE LA REFLEXIÓ.

DETERMINACIÓ DE L'ANGLE LÍMIT.

(CONTINGUT 1)

2. LABORATORI. REPRESENTACIÓ ÒPTICA.

(CONTINGUT 2)

Descripció:

Totes les pràctiques es realitzaran al laboratori per parelles i la seva durada serà de 2 hores. L'estudiantat vindrà a la sessió havent realitzat una lectura prèvia del guió. Durant el temps de treball al laboratori l'estudiantat realitzarà la part experimental proposada en el guió de pràctiques.

Material de suport:

Tot el material òptic i mecànic necessari per a la realització de l'experiment al laboratori. Guió detallat de l'experiment. Full de càlcul per a l'obtenció dels resultats experimentals i gràfics.

Descripció del lliurament esperat i vincles amb l'avaluació:

Lliurable:

L'estudiantat elaborarà un informe amb els resultats de l'experiència realitzada al laboratori i respondrà a totes les qüestions proposades en el guió.

Avaluació

Registre per part del professorat de la comprovació de la lectura i comprensió del guió. Registre de l'assistència a la pràctica.

El treball de l'estudiantat i la nota mitja de tots els informes representarà un 20% de la nota final de l'assignatura.

Lliurable:

Avaluació

Objectius específics:

En finalitzar la pràctica l'estudiantat haurà de ser capaç de: - Comprovar les lleis de la refracció.

- Mesurar l'angle límit en el fenomen de la reflexió total.

Grup petit/Laboratori: 2h Aprenentatge autònom: 2h Grup petit/Laboratori: 2h Aprenentatge autònom: 2h Dedicació: 4h Dedicació: 4h

(10)

3. LABORATORI. FORMACIÓ D'IMATGES

AMB LENTS I MIRALLS. (CONTINGUT 3)

4. LABORATORI. DETERMINACIÓ

D'ELEMENTS CARDINALS EN SISTEMES

ÒPTICS. (CONTINGUT 4)

Descripció:

Lliurable:

Avaluació

Lliurable:

En finalitzar la pràctica l'estudiantat haurà de ser capaç de: - Formar imatges en sistemes formats per lents i miralls esfèrics. - Comprovar diferents relacions paraxials.

(11)

5. LABORATORI. REFRACTOMETRIA.

(CONTINGUT 5)

6. LABORATORI. DIAFRAGMES I

ABERRACIONS. (CONTINGUT 6)

Descripció: Descripció:

Lliurable:

Avaluació

En finalitzar la pràctica l'estudiantat haurà de ser capaç de: - Determinació d'elements cardinals en miralls i lents.

En finalitzar la pràctica l'estudiantat haurà de ser capaç de:

- Mesurar l'índex de refracció de sòlids i líquids amb el refractòmetre d'Abbe. - Mesurar l'índex de refracció de làmines planoparal·leles aplicant l'efecte Pfund.

(12)

7. LABORATORI. FOTOMETRIA DE FONTS

PUNTUALS I EXTENSES. (CONTINGUT 7)

Descripció:

Lliurable:

Avaluació

Lliurable:

Avaluació

- Observar l'efecte dels diafragmes com a sistemes que limiten la il·luminació i el camp. - Relacionar la profunditat de camp i de focus amb el diàmetre del diafragma d'obertura. - Observar l'efecte de les aberracions òptiques.

- Maneig del fotòmetre per mesurar la il·luminació produïda per diferents fonts de llum. - Comprovar la llei de la inversa del quadrat de la distància.

- Obtenir i representar el diagrama I- d'una font extensa de llum a partir de mesures realitzades amb el fotòmetre.

Grup petit/Laboratori: 2h Aprenentatge autònom: 2h

(13)

14. EXERCICIS CORRESPONENTS ALS

CONTINGUTS 1-8

Descripció:

El lliurament d'exercicis de realitzarà de forma periòdica i comprendrà diversos continguts.

Es penjarà a la plataforma un document amb una sèrie d'exercicis numèrics i gràfics que s'hauran de resoldre. Els exercicis es lliuraran dins d'un termini establert.

Document amb els exercicis a realitzar.

Lliurable:

Avaluació

Lliurable:

L'estudiantat elaborarà un document que contindrà la resolució detallada dels exercicis. Avaluació

Registre del lliurament de l'exercici.

El treball de l'estudiantat i la nota mitja de tots els lliurables representarà un 15% de la nota final de l'assignatura.

- Simular en un banc òptic un objectiu fotogràfic i comprendre els diferents elements que el constitueixen. - Simular en un banc òptic un microscopi compost amb il·luminació Köhler i comprendre els diferents elements que el constitueixen.

- Mesurar la resolució del instrument.

En finalitzar la resolució d'aquests problemes l'estudiantat haurà de ser capaç de:

- Calcular l'augment, el camp, la resolució i la il·luminació als diferents instruments òptics. Aprenentatge autònom: 5h

(14)

L'avaluació del curs es realitzarà a partir de: Promig de les pràctiques de laboratori (L); Promig dels test autoavaluació i exercicis (T) i examen final (F).

La nota final (N) s'obtindrà amb la fórmula: N= 0.2 L + 0.3 T +0.5 F

En cas de detectar-se còpia parcial o total en qualsevol dels inputs que serveixen per configurar la nota de les avaluacions de l'assignatura s'aplicarà el que preveu la Normativa Acadèmica General de la UPC: Realitzar de forma fraudulenta

qualsevol acte d'avaluació comporta, com a mínim, una qualificació de 0 en l'acte d'avaluació, i, possiblement, processos disciplinaris més severs.

Sistema de qualificació

Normes de realització de les activitats

- Si no es realitza alguna de les activitats requerides per a la nota es considerarà com un zero a l'hora de realitzar el promig en la nota de l'esmentada activitat.

- La falta d'assistència a una o més sessions de Laboratori comportarà un suspens en l'avaluació de les pràctiques de laboratori (L).

- El promig de la nota final només es realitzarà en el cas que la nota de l'examen final sigui igual o superior a 3.0. - El professorat facilitarà un formulari en la prova final.

(15)

- ESCOFET, J.; MILLÁN, M.S.; PÉREZ, E. Problemas de Óptica Geométrica, Terrassa: EUOOT , 2009.

- ESCOFET, J.; MILLÁN, M.S.; PÉREZ, E.; COBO, F. Prácticas de Óptica Geométrica, Terrassa: EUOOT , 2009.

Altres recursos: Bàsica:

Complementària:

Millán, M. S.; Escofet, J.; Pérez, E. Óptica geométrica. Barcelona: Ariel, 2004. ISBN 8434480646.

Escofet, J.; Millán, M. S.; Pérez, E.; Cobo, F. Óptica geométrica: ejercicios de trazado gráfico de rayos. BArcelona: Ariel, 2005. ISBN 843444528X.

Pedrotti, Frank L. Introduction to optics. 3rd ed. San Francisco: Pearson Prentice-Hall, 2007. ISBN 0131499335.

Meyer-Arendt, Jurgen R. Introduction to classical and modern optics. 3rd ed. Englewood Cliffs: Prentice-Hall International, 1989. ISBN 013479155X.

Hecht, Eugene. Óptica. 3a ed. Madrid: Addison-Wesley Iberoamericana, 2000. ISBN 8478290257. Ditteon, Richard. Modern geometrical optics. New York: Wiley, 1998. ISBN 0471169226. Mejías Arias, Pedro M. Optica geométrica. Madrid: Síntesis, 1999. ISBN 8477386358.

Freeman, M. H. Optics. 10th ed. Oxford: Butterworth Heinemann, 1990. ISBN 0750622105.

Keating, Michael P. Título Geometric, physical and visual optics. 2nd ed. Boston: Butterworths-Heinemann, 2002. ISBN 9780750672627.

Schwartz, Steven H. Geometrical and visual optics : a clinical introduction. New York: McGraw-Hill, 2002. ISBN 0071374159. Jenkins, Francis A. Fundamentals of optics. 4th ed. New York: McGraw-Hill, 1976. ISBN 0070323305.

Falk, David S. Seeing the light : optics in nature, photography, color vision and holography. Chichester: John Wiley & sons, 1986. ISBN 0471603856.

Pedrotti, Leno S. Optics and vision. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1998. ISBN 0132422239.

Millán García-Varela, M. Sagrario. Òptica geomètrica : problemes. Barcelona: Edicions UPC, 1993. ISBN 8476533365. Hernández, Consuelo [et al.]. Un Any de problemes d'òptica geomètrica. San Vicente del Raspeig: Universidad de Alicante, 2003. ISBN 8479087625.