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Óptica

Código: 100156
Créditos: 9
2026/2027
Titulación Tipo Curso
Física OB 3

Profesor/a de contacto

Nombre :
Angel Lizana Tutusaus
Correo electrónico :
angel.lizana@uab.cat

Equipo docente

Neus Garreta Passola
Irene Estevez Caride
Judit Bisbal Amat

Equipo docente (externo a la UAB)

Ignacio Moreno Soriano

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.

Prerrequisitos

No se impone ningún prerrequisito, pero sería conveniente que el estudiante haya cursado la asignatura de Electromagnetismo, la de Ondas y Óptica, y las de matemáticas de los cursos anteriores.

Objetivos

El objetivo general de la asignatura es el de presentar al estudiante una panorámica general del campo de la óptica clásica que abarca desde los instrumentos ópticos hasta los fenómenos de interferencia y difracción. La óptica cuántica será el objeto de otra asignatura del Grado de Física. La asignatura de Óptica, además de proporcionar unos conocimientos básicos del campo, sirve para ilustrar al alumno cómo se pueden describir diferentes fenómenos utilizando diferentes modelos: Modelo electromagnético, modelo ondulatorio, modelo geométrico, etc. Esta visión ayuda al objetivo transversal de saber identificar un problema, y plantear la metodología más adecuada para resolverlo.

Esta asignatura está muy interrelacionada con el laboratorio de Óptica que se imparte en el mismo semestre, formando ambas un conjunto temático

Mediante el modelo geométrico se introducirán los conceptos necesarios para entender los instrumentos ópticos básicos: Ojo humano, cámara fotográfica, telescopio, microscopio.

Mediante la teoría electromagnética de la luz se estudiarán los distintos tipos de materiales, haciendo especial hincapié en los medios isótropos, y en los anisótropos homogéneos y lineales. En los medios dieléctricos se introducirá el modelo clásico de Lorentz para explicar la dispersión.

Finalmente mediante el modelo ondulatorio se estudiarán los fenómenos de interferencia y difracción de la luz.

Resultados de aprendizaje

  1. Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
  2. Describir las ecuaciones de Maxwell y la obtención, a partir de ellas, de la ecuación de ondas electromagnéticas.
  3. Describir los principales tipos de frentes de onda y la solución armónica de la ecuación de ondas.
  4. Describir los estados de polarización de la luz.
  5. Describir los fenómenos de refracción y reflexión en medios isótropos.
  6. Describir la polarización inducida en un medio dieléctrico y el índice de refracción complejo.
  7. Describir las condiciones de propagación de una onda en un medio anisótropo (onda ordinaria y extraordinaria).
  8. Describir el funcionamiento de las láminas retardadoras.
  9. Describir los efectos que modifican el elipsoide de índices de un material.
  10. Describir las condiciones para que se produzcan interferencias estables.
  11. Describir los diferentes dispositivos para producir interferencias.
  12. Describir el fenómeno de difracción de la luz.
  13. Describir los métodos para evaluar la difracción producida por diferentes aperturas.
  14. Describir el modelo clásico de Lorentz de la interacción luz-materia.
  15. Calcular las ondas transmitidas y reflejadas en una superficie de separación entre dos medios isótropos y evaluar el estado de polarización de las mismas.
  16. Calcular la dirección de propagación de las ondas transmitidas en medios anisótropos.
  17. Determinar el estado de polarización de un haz antes y después de atravesar una lámina retardadora.
  18. Calcular la figura de interferencia producida en diferentes interferómetros y determinar los cambios en la misma al variar algunos parámetros del sistema.
  19. Calcular la figura de difracción producida por diferentes aperturas, aplicando las aproximaciones convenientes.
  20. Evaluar la resolución de sistemas ópticos teniendo en cuenta sus dimensiones.
  21. Calcular la refracción de una onda plana en un medio anisótropo y los desfases producidos.
  22. Calcular la energía transportada por un haz.
  23. Aplicar la transformada de Fourier para describir ondas policromáticas y para describir el fenómeno de la difracción.
  24. Usar la ecuación de ondas y las soluciones generales de la misma.
  25. Usar de la representación compleja de las ondas armónicas.
  26. Identificar fenómenos ópticos al observar la naturaleza y explicarlos con claridad en entornos no especializados.

Contenidos

Ones: Equació del moviment ondulatori. Ones planes, ones esfèriques. Solució harmònica de l’equació d’ones. Anàlisi de Fourier. Superposició d’ones de la mateixa freqüència. Superposició d’ones de diferent freqüència. Velocitat de fase i velocitat de grup. Superposició d’ones amb els vectors elèctrics perpendiculars.

Teoria electromagnètica de la llum. Ones electromagnètiques: Equacions de Maxwell macroscòpiques. La resposta del material. Relacions energètiques. Ones electromagnètiques. Medi lineal homogeni i isòtrop. Transversalitat de les ones planes. Transport d’energia.

Medis isòtrops: Reflexió i refracció en dielèctrics. Fórmules de Fresnel. Medis dielèctrics. Polarització induïda. Model del dípol clàssic de Lorentz. Propagació i difusió d’un feix lluminós.

Òptica geomètrica. Aproximació paraxial. Equació de la trajectòria. Propagació en medis no uniformes. Formació d’imatge en òptica geomètrica. Òptica paraxial. Invariant d’Abbe. Augments. Sistemes centrats. Focus i plans focals. Plans i punts principals. Lents primes. Acoblament de sistemes.

Instruments òptics: L’ull humà. Instruments fotogràfics i de projecció. Telescopis. Instruments de visió propera: lupa, microscopi compost.

Medis anisòtrops. Susceptibilitat elèctrica. El·lipsoide d’índexs. Equació d’ones en medis anisòtrops. Condicions de propagació. Refracció en un medi anisòtrop. Construcció de Fresnel. Construcció amb l’el·lipsoide d’índexs. Retardadors. Medis anisòtrops absorbents.

Interferència: Principis generals. Condicions d’interferència. Interferència per divisió del front d’ones: franges de Young, dispositius pràctics. Interferències per divisió d’amplitud. Interferòmetre de Michelson. Interferències de múltiples feixos obtinguts per divisió d’amplitud. Interferòmetre de Fabry-Perot.

Difracció: Principi de Huygens-Fresnel. Difracció de Fresnel i de Fraunhofer. Difracció de Fraunhofer per una obertura: obertura rectangular, obertura circular. Limitació del poder resolutiu dels instruments. Difracció de Fraunhofer per diverses obertures: doble escletxa, xarxa de difracció. Introducció a la teoria escalar de Kirchhoff.

Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Estudio personal 80 3,2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
Tutorías 4,5 0,18 1
Realización de problemas 51 2,04 1, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25
Fotografías de fenómenos ópticos en la naturaleza 5 0,2 1, 26
Clases de teoría 50 2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25
Clases de problemas 25 1 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25

CLASES TEÓRICAS

En este tipo de actividad se impartirán los conceptos de la asignatura. Las transparencias que se utilizarán se colocarán en el campus virtual.

Se intentará la participación del estudiante animándolo a hacer preguntas sobre las dudas que se le puedan plantear, y realizandoles preguntas para seguir su comprensión de los conceptos expuestos.

CLASES DE PROBLEMAS

Se utilizarán para poner en práctica los conceptos desarrollados en teoría, con la finalidad de identificar el tipo de problema, y la metodología más adecuada para su resolución. Los enunciados de los mismos se colocarán en el campus virtual con suficiente antelación para que el alumno intente resolverlos y pueda plantear dudas durante la clase.

REALIZACIÓN DE FOTOGRAFÍAS

En este tipo de actividad se pretende desarrollar la capacidad de observación del estudiante y relacionar los fenómenos de la naturaleza con los conceptos estudiados en la asignatura

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.

Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Examen de recuperación de los parciales 80 3,5 0,14 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25
Presentación de las fotografías 20 1,5 0,06 1, 26
2do Examen parcial 40 2,25 0,09 1, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 21
1er Examen parcial 40 2,25 0,09 1, 2, 3, 4, 5, 6, 14, 15, 20, 22, 23, 24, 25

La evaluación de la asignatura se realizará según la ponderación siguiente:

  • Pruebas escritas (80%)
  • Primer parcial o recuperación (40%)
  • Segundo parcial o recuperación (40%)
  • Fotografías de Fenómenos Ópticos + problema relacionado con una imagen óptica (20%)

PRUEBAS ESCRITAS

En estas pruebas escritas se evalúan los contenidos adquiridos por el alumno, así como su capacidad de análisis, síntesis, y de razonamiento.

PRUEBAS ESCRITAS PARCIALES

Se realizarán dos pruebas parciales. La materia evaluada será la correspondiente a los temas dados en ese periodo y que se anunciarán con antelación suficiente.

El alumno que apruebe los parciales no tendrá la obligación de presentarse al examen final. Cada una de estas pruebas cuenta el 40% de la nota final. Si se saca una nota inferior a 4 puntos en un examen parcial, dicho parcial deberá obligatoriamente recuperarse en el examen final.

PRUEBA ESCRITA FINAL

Constará de dos partes, cada una de ellas correspondientes a los parciales anteriores.

A cada una de las partes se tendrán que presentar los alumnos que no hayan superado el parcial correspondiente (nota menor a 4), o que no se hayan presentado.

Un estudiante que ha aprobado un parcial, puede presentarse a la correspondiente parte del final. En este caso, la nota que contará será la del final.

ACTIVIDADES RELACIONADAS CON FENÓMENOS ÓPTICOS

En este apartado se evaluará la capacidad de observación del alumno y de relacionar los conceptos estudiados con fenómenos dela naturaleza.

Cada estudiante deberá presentar 6 fotografías originales (realizadas porellos mismos) de fenómenos naturales relacionados con los conceptos estudiados en la asignatura. No valen fotos obtenidas en el laboratorio, ni bajadas de internet (en este caso la nota correspondiente a las fotos será de 0). Además, deberá dar una breve explicación (alrededor de una hoja) del fenómeno analizado.

Cada una de las 6 fotografías debe dedicarse a un fenómeno diferente. Se presentarán por internet 3 fotos al final de cada semestre (antes del correspondiente examen parcial) en formato pdf o word.

EL nombre de los ficheros sera: Nombre_Apellido_n...

n será igual a 1 ò 2 según sea la entrega del primer semestre o la del segundo.

Esta entrega se complementará con la realización de un problema por semestre, que se llevará a cabo de forma individual en clase. La actividad consistirá en el análisis y la descripción de un fenómeno óptico a partir de una serie de imágenes seleccionadas por el profesorado.

EVALUACIÓN ÚNICA

El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final que consistirá en un examen de teoría en el que deberá responder a una serie de cuestiones relacionadas con el temario de curso. Seguidamente, deberá realizar una prueba de problemas donde deberá resolver una serie de ejercicios similares a los que se han trabajado en las sesiones de Prácticas de Aula. Cuando haya finalizado, entregará un informe con seis fotografías de fenómenos ópticos realizadas por él/ella mismo/a (y su correspondiente descripción), con un máximo de 6 hojas de extensión, y deberá realizar una breve exposición oral para comentar los fenómenos. Estas pruebas se llevarán a cabo en el mismo día, hora y lugar que las pruebas del segundo parcial de la modalidad de evaluación continua.

La calificación del estudiante será la media ponderada de las tres actividades anteriores, donde el examen de teoría supondrá el 30% de la nota, el examen de problemas el 40% y la entrega/defensa de fenómenos ópticos el 10%.

Si la nota final no alcanza el 5, el estudiante tiene otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación que se celebrará en la fecha que fije la coordinación de la titulación. La nota final de la asignatura será la nota del examen de recuperación.


USO DE LA IA

Para esta asignatura, se permite el uso de tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) exclusivamente como herramienta de apoyo para la búsqueda bibliográfica o de información, el aprendizaje de conceptos, la resolución de dudas puntuales y la corrección (pero no la redacción) de textos. Asimismo, podrá utilizarse para mejorar la claridad expositiva de un texto previamente redactado por el estudiante. En ningún caso se permite el uso de la IA para generar total o parcialmente respuestas, explicaciones, análisis o cualquier otro contenido que sea objeto de evaluación. Del mismo modo, no se permite el uso de herramientas de IA generativa para crear, modificar o completar imágenes en la actividad de fenómenos ópticos basada en fotografías.

El estudiante deberá identificar claramente cualquier uso de estas tecnologías, especificando las herramientas empleadas y describiendo brevemente cómo han contribuido al proceso de trabajo.

Queda absolutamente prohibido el uso de cualquier herramienta o tecnología de IA durante las actividades de evaluación presenciales realizadas en el aula, incluyendo exámenes, pruebas escritas, actividades dirigidas y cualquier otra actividad evaluable que se desarrolle bajo la supervisión del profesorado, salvo que se indique expresamente lo contrario.

La utilización no autorizada de herramientas de IA, así como la falta de transparencia sobre su uso, se considerará una irregularidad académica. La realización de cualquier irregularidad en un acto de evaluación (fraude académico, plagio o uso indebido de la IA) que pueda conducir a una variación significativa de la calificación supondrá que dicho acto sea calificado con un 0. En los casos previstos por la normativa académica, incluyendo aquellos en los que sea requisito imprescindible obtener una calificación mínima en una actividad concreta para superar la asignatura, o cuando se produzcan varias irregularidades en una misma asignatura, la calificación final de la asignatura será de 0. Sin perjuicio de ello, la Universidad podrá iniciar el correspondiente procedimiento disciplinario contra el estudiante.

Bibliografía

LIBROS DE TEORÍA

  • J. Casas. Óptica. Universidad de Zaragoza
  • E. Hecht. Optics. Addison-Wesley Publishing Company.
  • M.V. Klein, T. E. Furtak. Optics. John Wiley & Sons
  • Keigo Iizuka, Elements of Photonics Volume 1. John Wiley & Sons, Inc. ISBNs: 0-471-83938-8 (Hardback); 0-471-22107-4 (Electronic)
  • R. Guenter. Modern Optics. John Wiley & Sons
  • B.E.A. Saleh, M.C. Teich, Fundamentals of Photonics, second edition. John Wiley & Sons. ISBN: 978-0-471-35832-9 
  • F.G. Smith, J.H. Thomson, Optics, John Wiley & Sons Ltd. ISBN 0 471 91534 3

 LIBROS DE PROBLEMAS

  • E. Hecht. Teoría y Problemas de Óptica. MacGraw-Hill
  • M. López, J.L. Díaz, J.M. Jiménez. Problemas de Física volumen V. Óptica. Editorial Romo.
  • M. Fogiel, THE OPTICS PROBLEM SOLVER, Research and Education Association. ISBN: 0-87891-526-5 
  • Lim Yung-kuo,  Problems and Solutions on Opticsm. World Scientific. ISBN: 981-02-0438-8

 

RECURSOS ELECTRÓNICOS

Applets en Matlab de Óptica: http://sedoptica.es/appletsmatlab

Applets en java de Óptica:  http://www.ub.es/javaoptics/index-en.html

Applets en java de Física: http://www.walter-fendt.de/ph14s/

Campus virtual: Applets en LabView y Vídeos sobre algunos fenómenos

Software

Applets de fenómenos ópticos en Matlab

Grupos e idiomas de la asignatura

La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura

Tipo de docencia Grupo Idioma Semestre Turno
(TE) Teoría 1 Catalán anual manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 1 Catalán anual manaña-mixto
(TE) Teoría 2 Catalán anual manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 2 Catalán anual manaña-mixto