Conceitos de óptica ondulatória.

3 Março 2020, 17:30 • João Miguel Pinto Coelho

Velocidade da luz, frequência e comprimento de onda no âmbito do espectro electromagnético.Índices de refracção e sua relação com os meios e com os parâmetros das ondas electromagnéticas. Exemplos de aplicação. Exercícios 1 a 6.

Reflexão

2 Março 2020, 15:00 • José Manuel Rebordão

Princípio de Fermat e sua relevância no contexto dos princípios variacionais da Física. Princípio de Huygens, noção de envolvente, e sua relevância para a explicação ondulatória da propagação e da difracção, por Fresnel.

Exemplos de propagação da luz em meios não uniformes, e em que as trajectórias dos raios luminosos não são rectilíneas: miragens, óptica GRIN (GRadient of INdex).

As leis da reflexão e da refracção e a sua dedução com base no princípio de Fermat. Breve menção às condições fronteira de Maxwell que impõem a continuidade das componentes tangenciais de E e de H e das componentes normais de D e de B.

Reflexão por espelhos planos. Exemplos de matrizes de micro-espelhos.

Breve referência a diversos mecanismos físicos que podem implementar a reflexão da luz: reflexão metálica, estruturas multi-camada e interferência construtiva; hologramas, por difracção; espelhos de fase conjugada.

PRÓXIMA AULA

Reflexão por espelhos descritos por cónicas. Telescópios.

BIBLIOGRAFIA

Óptica Geométrica

27 Fevereiro 2020, 16:00 • José Manuel Rebordão

Conclusão da aula anterior:

Outros processos de emissão de luz (cargas aceleradas, processos nucleares; radiação do corpo negro.

Relação entre a fenomenologia dos fenómenos da luz e os diversos paradigmas.

Óptica Geométrica

Raios luminosos e frentes de onda geométricas; princípios, pressupostos; índice de refracção; percursos óptico. Feixes convergentes e divergentes; conceito de real/virtual.

PRÓXIMA AULA

Leis da reflexão e da refracção. Princípios de Fermat e de Huygens. Espelhos.

BIBLIOGRAFIA

Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics (Wiley, 2007), Cap. 1, secções 1.1. e 1.2.

Hecht, Optics, Cap. 4 (4.3, 4.4, 4.5), Cap. 5

Interacção da radiação com a matéria. Espectros, materiais

20 Fevereiro 2020, 16:00 • José Manuel Rebordão

Formas de interacção da radiação com a matéria: absorção, emissão espontânea e emissão estimulada. Breve referência à relevância da última no processo de LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation).

Espectros, observáveis de importância primordial em Física.

Espectros de elementos isolados e em interacção. Passagem de espectros de riscas bem separadas para uma estrutura de bandas, separadas por gaps de energia. Impacto do gap na emissão ou absorção de fotões por tais materiais. 

Breve referência à utilização de dopantes para gerar níveis energéticos no gap, e sua relevância para a constituição de detectores e de fontes de fotões.

Classificação dos sólidos (em metais, dieléctricos e semi-condutores) em termos da posição relativa das bandas. 

Breve introdução aos espectros dos pontos quânticos, e às possibilidades de implementação nanotecnológica de uma nova geração de fontes e de detectores. Referência ao comprimento de onda dos electrões na determinação da escala dimensional dos pontos quânticos.

Breve referência à fluorescência multi-fotónica e sua aplicação em microscopia.

PRÓXIMA AULA 

Óptica Geométrica: princípios, pressupostos, raios luminosos e frentes de onda geométrica. Leis da reflexão e da refracção.

BIBLIOGRAFIA 

Hecht E., Optics (5ed, Addison-Wesley, 2017), Secção 13.1.1 Radiant Energy and Matter in Equilibrium (apenas parcialmente e de forma qualitativa)

Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics (Wiley, 2007), Secção 13.1, 13.5 (A, B).

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot

https://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_excitation_microscopy 

Not Taught.

19 Fevereiro 2020, 17:00 • João Miguel Pinto Coelho

As aulas TPs só começam uma semana após a 1ª aula teórica.