Ótica Aplicada
Código
10533
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Paulo António Martins Ferreira Ribeiro
Horas semanais
4
Total de horas
63
Língua de ensino
Português
Objectivos
Objectivos pedagógicos
· Descrever com rigor conceitos, leis e fenómenos do domínio da Óptica e aplicações.
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:
· 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 erros.
· 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
FIS I
FIS II
FIS III
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 humanoUA6. 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 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 devem inscrever-se na Plataforma Moodle da FCT em que a disciplina vai decorrer. 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 (modo presencial)
·aulas teóricas (componente assíncrona)
·sessões experimentais presenciais em laboratório
·aulas de resolução de problemas (componente síncrona)
·preparação de aulas práticas (componente assíncrona)
·testes (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”. A plataforma de e-Learning usada é o Moodle, disponibilizada pela reitoria da UNL, que passamos a designar simplesmente por “plataforma”.
Aulas teóricas (modo presencial)
As aulas teóricas presenciais de 2 horas, em anfiteatro são apoiadas por apresentações em vídeo projetor e incluem a realização de demonstrações. Procurar-se-á quando possível adoptar uma perspectiva pedagógica construtivista.
Aulas teóricas (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 um teste de auto-avaliação de escolha múltipla de resolução obrigatória.
Sessões experimentais presenciais em laboratório
As sessões experimentais presenciais de 2 horas, decorrem no Laboratório de Óptica, na sala xxx no Edifício I, Sala xxx
Os alunos inscrevem-se numa das 3 turmas propostas usando o CLIP e a “plataforma” até ao limite de 15 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:
AE0 - 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
AE5 _ 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
AE9- Instrumentos Ópticos
AE10 - Modelação de fenómenos Ópticos
Dos trabalhos executados, cada grupo apresenta 3 relatórios indicados pela docência, que são colocados na plataforma até 15 dias depois de executados. Estes quatro trabalhos 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 documentos interactivos, disponibilizados na componente assíncrona. As UAs designadas por Trabalhos Experimentais - TEs, na componente assíncrona, (Exemplo: AE 1 - Fenómenos ondulatórios em tina de ondas). Os AE definem objectivos 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. Cada AE tem associado um teste automático, de resolução obrigatória para que os alunos possam testar a sua preparação e se possam credenciar para a execução do trabalho experimental. A credenciação obtém-se com 80% de classificação. Os alunos têm duas tentativas para melhorar a classificação. Os alunos que não respondem aos questionários não se credenciam e não podem ser admitidos às aulas 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 via plataforma Moodle até 15 dias após 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 com consulta, 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 as actividades experimentais previstas na programação da disciplina, bem como executar com sucesso todas as actividades propostas online através da plataforma Moodle.
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