Óptica Física
(Curso Académico 2021 - 2022)

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• CG2 - Adquirir una sólida base teórica, matemática y numérica, que permita la aplicación de la Física a la solución de problemas complejos mediante modelos sencillos
• CG3 - Desarrollar una clara percepción de situaciones aparentemente diferentes pero que muestran evidentes analogías físicas, lo que permite la aplicación de soluciones conocidas a nuevos problemas. Para ello es importante que el alumnado, además de dominar las teorías físicas, adquiera un buen conocimiento y dominio de los métodos matemáticos y numéricos mas comúnmente utilizados.
• CG4 - Desarrollar la habilidad de identificar los elementos esenciales de un proceso o una situación compleja que le permita construir un modelo simplificado que describa, con la aproximación necesaria, el objeto de estudio y permita realizar predicciones sobre su evolución futura. Así mismo, debe ser capaz de comprobar la validez del modelo introduciendo las modificaciones necesarias cuando se observen discrepancias entre las predicciones y las observaciones y/o los resultados experimentales.
• CG6 - Saber organizar y planificar el tiempo de estudio y de trabajo, tanto individual como en grupo; ello les llevará a aprender a trabajar en equipo y a apreciar el valor añadido que esto supone.
• CG7 - Ser capaz de participar en debates científicos y de comunicar tanto de forma oral como escrita a un público especializado o no cuestiones relacionadas con la Ciencia y la Física. También será capaz de utilizar en forma hablada y escrita otro idioma, relevante en la Física y la Ciencia en general, como es el inglés.
• CG8 - Poseer la base necesaria para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía, tanto desde la formación científica, (realizando un master y/o doctorado), como desde la actividad profesional.

• CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
• CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
• CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
• CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

• CE1 - Conocer y comprender los esquemas conceptuales básicos de la Física y de las ciencias experimentales.
• CE3 - 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 ellas.
• CE11 - Adquirir destreza en la modelización matemática de fenómenos físicos.
• CE14 - Analizar, sintetizar, evaluar y describir información y datos científicos
• CE19 - Desarrollar la “intuición” física.
• CE23 - Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, así como de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
• CE24 - Afrontar problemas y generar nuevas ideas que puedan solucionarlos
• CE26 - Dominar la expresión oral y escrita en lengua española, y también en lengua inglesa, dirigida tanto a un público especializado como al público en general.
• CE28 - Adquirir hábitos de comportamiento ético en laboratorios científicos y en aulas universitarias.
• CE29 - Organizar y planificar el tiempo de estudio y trabajo, tanto individual como en grupo.
• CE30 - Saber discutir conceptos, problemas y experimentos defendiendo con solidez y rigor científico sus argumentos.
• CE31 - Saber escuchar y valorar los argumentos de otros compañeros.
• CE33 - Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo de trabajo del mismo.

- Profesor/a: Cecilio Hernández Rodríguez

- Temas (epígrafes):

1. FUNDAMENTOS DE ÓPTICA ELECTROMAGNÉTICA
1.1. Ecuaciones de Maxwell en el vacío
1.2. Energía asociada al campo electromagnético en el vacío
1.3. La ecuación de onda para el vacío 
1.4. Ecuaciones de Maxwell en los medios materiales
1.5. Condiciones de contorno y energía asociada al campo electromagnético. Relación de Maxwell

2. PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN MEDIOS DIELÉCTRICOS, HOMOGÉNEOS E ISÓTROPOS (DHI)
2.1. Ondas Planas en medios DHI: ondas escalares y vectoriales (electromagnéticas)
2.2. Propiedades de las ondas electromagnéticas
2.3. Energía e Intensidad asociada a las ondas electromagnéticas
2.4. Superposición de ondas: Grupo de ondas, ondas estacionarias


3. POLARIZACIÓN DE LA LUZ
3.1. Polarización del Campo Eléctrico: Ley de Malus. Plano de polarización y lugar geométrico del Campo Eléctrico (elipse de polarización).Tipos de luz polarizada
3.2. Formalismo matemático para la luz polarizada: vector de Jones, parámetros de Stokes y esfera de Poincarè. Estados de polarización ortogonales
3.3. Elementos ópticos para la transformación de estados de polarización: láminas polarizadoras y retardadoras. Matrices de Jones y matrices de Mueller
3.4. Acción de los dispositivos polarizadores y retardadores sobre la luz natural. Intensidad de la luz emergente y análisis del estado de polarización

4. FENÓMENOS FRONTERA EN MEDIOS DHI
4.1. Tratamiento electromagnético: condiciones de contorno o frontera entre dos medios DHI
4.1.1. Leyes de la refracción y reflexión (Leyes de Snell)
4.1.2. Ecuaciones de Fresnel. Refracción, reflexión externa e interna, reflexión total interna. Relaciones de Stokes
4.1.3. Reflectancia y Transmitancia

5. FENÓMENOS INTERFERENCIALES Y COHERENCIA
5.1. Fundamentos: condiciones para obtener imágenes de interferencia estables
5.2. Tipos de interferencia y dispositivos interferométricos
5.2.1. División del frente de onda (DFO): Interferencias de Young
5.2.2. Interferómetros basados en DFO: espejo de Lloyd, biprisma de Fresnel, interferómtro estelar de Michelson.
5.2.3. División de la Amplitud de la onda (DAO): Interferencias en láminas dieléctricas. Franjas localizadas de igual inclinación (anillos de Hydinger) e igual espesor (franjas de Fizeau, anillos de Newton)
5.2.4. Interferómetros basados en DAO: Interferómetro de Michelson. Reflexiones múltiples en láminas dieléctricas: Interferómetro Fabry-Perot y sus parámetros característicos
5.2.5. Láminas antireflejantes y filtros interferenciales

6. DIFRACCIÓN
6.1. Introducción a la teoría escalar de la difracción
6.1.1. Principio de propagación de Huygens-Fresnel: placa zonal de Fresnel
6.1.2. Teorema de Green y Teorema Integral de Helmholtz-Kirchhoff
6.1.3. Formulación de Fresnel-Kirchhoff y Rayleigh-Sommerfield para una pantalla plana
6.1.4. Principio de Babinet
6.2. Aproximaciones de la teoría escalar en la óptica paraxial
6.2.1. Difracción de Fresnel
6.2.2. Difracción de Fraunhofer
6.3. Estudio de casos particulares en la aproximación de Fraunhofer
6.3.1. Objeto rectangular: aproximación a una rendija
6.3.2. Objeto circular: criterio de resolución de Rayleigh
6.3.3. Objeto de estructura periódica: red de difracción monodimensional y sus parámetros característicos

1. Clases teóricas (horas presenciales adaptadas) donde el profesor explica los conceptos teóricos de la asignatura y desarrolla el formalismo necesario para entenderlos y aplicarlos. Las clases se impartirán en el aula asignada y simultáneamente mediante videoconferencia en Google Meet, según el enlace puesto en el aula virtual de la asignatura.

2. Clases prácticas de aula o de problemas: se impartirán de la misma forma que las clases teóricas,  donde se estudiarán ejemplos prácticos de los fenómenos estudiados. 

Las clases presenciales tendrán lugar por turnos diarios en el horario oficial establecido. Los turnos se establecerán mediante la confección de grupos por parte del Vicedecanato del Grado en Física.

Se empleará el aula virtual para colgar material diverso.

3. Tutorías individuales (virtuales) a través de los medios usuales: aula virtual, email, meet, donde se resolverán las dudas que no hayan podido solucionar en el aula.

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	26,00	0,00	26,0	[CE33], [CE23], [CE19], [CE14], [CE11], [CE3], [CE1], [CB4], [CB2], [CG3], [CG2]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)	15,00	0,00	15,0	[CE33], [CE31], [CE30], [CE29], [CE28], [CE23], [CE19], [CE14], [CE11], [CE3], [CE1], [CB2], [CG3], [CG2]
Realización de seminarios u otras actividades complementarias	15,00	0,00	15,0	[CE33], [CE26], [CE24], [CE23], [CE19], [CE14], [CE3], [CE1], [CB3], [CB4], [CB2], [CG3], [CG2]
Realización de exámenes	4,00	0,00	4,0	[CE24], [CE23], [CE19], [CE14], [CE11], [CE3], [CE1], [CB5], [CB4], [CB2], [CG8], [CG4], [CG3], [CG2]
Estudio y trabajo autónomo en todas las actividades	0,00	90,00	90,0	[CE33], [CE31], [CE30], [CE29], [CE28], [CE26], [CE24], [CE23], [CE19], [CE3], [CE1], [CG7], [CG6]
Total horas
Total ECTS

Textos básicos:
- Óptica electromagnética / José Manuel Cabrera, Fernando Agulló López, Fernando Jesús López (1998)
- Óptica / Eugene Hech, traducción Rafaello Dal Col; revisión técnica, Rosa Weigand Talavera, José Manuel Guerra Pérez (2000)
- Óptica / Justiniano Casas Peláez (1994)
- Introduction to optics / Frank L. Pedrotti, Leno S. Pedrotti (2007)
Libros de problemas:
- 100 problemas de óptica / Pedro M. Mejías Arias, Rosario Martínez Herrero (1996)
- Teoría y problemas de óptica / por Eugene Hecht ; traducido por Eduardo Carriazo Paz (1988)
- The optics problem solver / M. Fogiel, director (1981)
 

Textos que tratan sobre interferencias y difracción:
-  Interferometry / W.H. Steel (1983)
-  Introduction to fourier optics / Joseph W. Goodman (1996)
Textos de nivel superior:
- Principles of optics : Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light / Max Born, Emil Wolf (1998)
- Geometrical and physical optics / R. S. Longhurst (1986)
- Fundamentals of photonics / Bahaa E.A. Saleh, Malvin Carl Teich (2007)

Se dispondrá de recursos a través del aula virtual de la asignatura, como por ejemplo documentos en formato pdf o power-point de cada tema.

EVALUACIÓN CONTINUA ( C ) (se intentará que sea de forma presencial).
La evaluación continua, no obligatoria, valorará la  asistencia regular a las clases prácticas (10% de C). 
Otra parte consistirá en la realización de tres exámenes (un problema en cada uno), de los cinco primeros temas, que serán eliminatorios opcionalmente, con la nota obtenida en la evaluación continua, de la prueba final obligatoria (siempre que su calificación sea mayor o igual que 5 sobre 10).

PRUEBA FINAL ( Z ) (se llevará a cabo online, salvo que pueda realizarse de forma presencial).
La evaluación de la prueba final, constará de dos partes obligatorias. La primera parte consistirá en, como límite, diez preguntas de respuestas o demostraciones cortas y razonadas sobre los fenómenos físicos explicados en el temario. Una segunda parte constará de cuatro problemas (a realizar entre entre uno y cuatro, según hayan sido superados en la evaluación continua) de los distintos temas estudiados. Se requiere aprobar la primera parte de Z para superar la asignatura. El porcentaje asignado a la primera parte de esta prueba será del 40%.

Resumen

C (valoración de la evaluación continua)
Partes
C1. Asistencia. 10%. 
C2. Examen de Problema 1 (P1). Temas 1 y 2.  30%.
C3. Examen de Problema 2 (P2). Temas 3 y 4.  30%.
C4. Examen de Problema 3 (P3). Tema 5. 30%.

Z (valoración de la prueba final obligatoria)
Partes
Z1. Examen de Teoría (Temas 1 - 6). 30%.
Z2. Examen de Problemas. 70%.
P1 (Temas 1 y 2), P2 (Temas 3 y 4), P3 (Tema 5) , P4 (Tema 6)

EVALUACIÓN FINAL
La evaluación final se realizará ponderando la calificación obtenida en la evaluación continua C (no obligatoria y en escala de 0 a 10), y la obtenida en el examen de las convocatorias oficiales Z (obligatoria y en escala de 0 a 10), obteniéndose la calificación final P, mediante la fórmula:

P = 0.4 x C + 0.1 x Z x (10 - 0.4 x C)

Para aplicar la fórmula anterior se requiere que en el examen global se supere 1/3 de la calificación máxima (Z mayor que 3.3) y que se apruebe la evaluación continua ( C mayor o igual que 5.0). Si la calificación del examen final Z no supera 1/3 del máximo o la evaluación continua C fuera menor que 5.0, la calificación total de la asignatura será P = Z.

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Examen en tres parciales	[CE33], [CE31], [CE30], [CE29], [CE28], [CE26], [CE24], [CE23], [CE19], [CE11], [CB5], [CB2]	Se valorará la realización de un problema en cada parcial, siempre que la nota sea mayor o igual que un 5 sobre 10. Se incluye la asistencia regular a clase, que alcanza su valor máximo para un 80 % de asistencia.	40,00 %
Prueba de Teoría	[CE29], [CE28], [CE26], [CE24], [CE23], [CE19], [CE14], [CE3], [CE1], [CB3], [CB4], [CB2], [CG8], [CG7], [CG6], [CG4], [CG3], [CG2]	Se valorará la respuesta a 10 cuestiones de teoría de todo el temario. Esta prueba debe estar aprobada para superar la asignatura.	24,00 %
Examen de problemas	[CE30], [CE29], [CE28], [CE26], [CE24], [CE23], [CE19], [CE14], [CE11], [CE3], [CE1], [CB5], [CB4], [CB2], [CG8], [CG7], [CG6], [CG4], [CG3], [CG2]	Se valorará la realización de 4 problemas, tres de los cuales pueden estar evaluados por los exámenes parciales ya realizados. Se expresa el porcentaje mínimo alcanzado.	36,00 %

* La distribución de los temas por semana es orientativo, puede sufrir cambios según las necesidades de organización docente.
El temario de la asignatura se imparte a lo largo de 14 semanas preferentemente mediante clases asíncronas en el aula virtual y prácticas de aula (cuatro horas semanales) incluyendo la evaluación continua mediante resolución de problemas. La evaluación de la prueba final (Z) comprende cuatro horas para la realización del examen, preferentemente online.

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	Tema 1	Clases teóricas	4.00	4.00	8.00
Semana 2:	Temas 1, 2	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 3:	Temas 1, 2	prácticas de aula	3.00	5.00	8.00
Semana 4:	Tema 3	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	6.00	10.00
Semana 5:	Tema 3	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 6:	Tema 4	Clases teóricas y prácticas de aula	3.00	6.00	9.00
Semana 7:	Tema 4	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 8:	Tema 4	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	6.00	10.00
Semana 9:	Tema 5	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 10:	Tema 5	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 11:	Tema 5	Clases teóricas y prácticas de aula	2.00	6.00	8.00
Semana 12:	Tema 6	Clases teóricas y prácticas de aula	4.00	5.00	9.00
Semana 13:	Tema 6	Clases prácticas de aula	3.00	6.00	9.00
Semana 14:	Tema 6	Clases prácticas de aula	4.00	6.00	10.00
Semana 15:	Evaluación		4.00	6.00	10.00
Semana 16 a 18:	Evaluación	Evaluación y trabajo autónomo del alumno para la preparación de la evaluación del examen.	5.00	9.00	14.00
Total			60.00	90.00	150.00