ÓPTICA GEOMÉTRICA - 2022/23
(PROVISÓRIO)

Sistema de avaliação

Regime presencial

• frequentar assiduamente as aulas práticas da disciplina (sendo-lhe permitida apenas uma falta não justificada), obtendo a classificação P, através da apresentação de um relatório escrito por cada trabalho realizado;
• obter aproveitamento na componente laboratorial, P >= 9,5 valores.

O aluno será dispensado de exame se efectuar um teste teórico (T) [29.05.2023 - 9:00, sala xx/xx] e obtiver T >= 9,5 valores e P >= 9,5 valores.

A classificação de ensino-aprendizagem (CEA) será obtida atraves da expressão:

A aprovação por exame será obtida se for atingido E e CF >= 9,5 valores, sendo E o teste de exame e CF a classificação final obtida a partir da expressão:

Para obtenção de CEA ou CF > 16 valores, o aluno terá que realizar uma prova oral, PO, a qual é preponderante e cujo resultado final obedece à expressão:

Regime não presencial

• trabalhadores estudantes que não pretendam frequentar as aulas PL (se optarem por frequentar, têm prioridade na escolha de turnos);
• alunos que tenham frequentado as aulas PL nos dois anos anteriores e tenham obtido aprovação na componente laboratorial (se a aprovação foi obtida no ano lectivo anterior e não pretende efectuar melhoria, a classificação obtida continua válida);
• outros alunos que, por razões de saúde ou outras, se encontrem impedidos de frequentar presencialmente as aulas PL (devem apresentar justificações que serão analisadas caso a caso).

• no regime não presencial as componentes CEA e a CF da avaliação são obtidas da mesma maneira que para os estudantes em regime presencial;
• para obtenção da componente P os trabalhos laboratoriais são substituídos por simulações realizadas em computador sobre as quais deve ser entregue o relatório correspondente a cada um dos temas previstos para as aulas PL;
• os trabalhos podem ser realizados individualmente ou em grupo;
• para frequentar em regime não presencial, o aluno deve inscrever-se até ao final da primeira semana de aulas informando se prentende trabalhar individualmente ou em grupo.

Data limite para entrega dos trabalhos: a mesma que for definida para cada tema no regime presencial.

Programa da disciplina

1. Propagação da luz
   • Ondas e raios de luz: Princípio de Malus-Dupin
   • Reflexão: Especular, difusa, retroreflexão. Lei da reflexão
   • Refracção. Lei de Snell da refracção
   • Dispersão
   • Reflexão interna total
   • Polarização da luz: Lei de Malus. Ângulo de Brewster. Equações de Fresnel
   • Princípio de Huygens
   • Princípio de Fermat
   • Princípios da óptica geométrica: Princípio da propagação rectilínea. Princípio da independência. Princípio da reversibilidade.
   • Exemplos de óptica atmosférica: Miragens. Arco-íris. Outras formações coloridas.
2. Prismas
   • Refracção por um prisma: Dioptria prismática
   • Dispersão por um prisma: Poder dispersivo do prisma
   • Número de Abbe ou número V
3. Espelhos planos e esféricos
   • Convenção cartesiana de sinais
   • Reflexão em espelhos planos
   • Sistemas de espelhos planos
   • Reflexão em superfícies esféricas
   • Foco, plano focal e distância focal
   • Relação entre distância focal e raio de curvatura
   • Diagramas de raios
   • Imagens reais e imagens virtuais
   • Equação dos espelhos e ampliação
4. Lentes, sistemas de lentes, pontos cardinais e aberturas
   • Refracção em superfícies esféricas
   • Refracção por uma lente
     • Fórmula de Newton
     • Equação das lentes finas
     • Equação dos fabricantes de lentes
     • Ampliação
   • Potência e vergência
   • Combinação de lentes finas
     • Distância focal ao vértice anterior
     • Distância focal ao vértice posterior
     • Distância focal efectiva
     • Ampliação total
   • Lente espessa
   • Pontos cardinais
   • Distância focal efectiva do sistema de duas lentes
   • Invarinte óptico: fórmula de Lagrange-Helmhöltz
   • Aberturas, diafragmas e pupilas
     • Diafragma de abertura e diafragma de campo
     • Pupila de entrada e pupila de saida
     • Abertura de entrada e abertura de saida
     • Abertura relativa e número f
   • Raio marginal, raio principal, raios de bordo superior e de bordo inferior
   • Lentes oftálmicas
     • Lentes esféricas, cilíndricas, esferocilíndricas, bicilíndricas e tóricas
     • Feixe astigmático de Sturn e disco de confusão mínima
     • Lentes asféricas
5. Aberrações e aberrometria
   • Aberrações cromáticas
   • Aberrações monocromáticas: aberração esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo e distorção
   • Aberrações de frente de onda X aberrações de Seidel
   • Aberrómetros e óptica adaptativa
6. Instrumentos ópticos e optométricos
   • Telescópios de Galileu e de Newton
   • Microscópio
   • Refractómetro
   • Frontofocómetro
   • Queratómetro

Aulas práticas

• Reflexão e refracção da luz
• Dispersão da luz
• Indice de refracção, prismas e reflexão interna total
• Superfícies reflectoras
• Determinação de distâncias focais (lentes e espelhos)
• Construção de telescópios de Kepler e de Galileu em banco óptico
• Construção de um queratómetro em banco óptico
• Construção de um refractómetro em banco óptico

Material de apoio

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Bibliografia recomendada

• Pedrotti,F.L., Pedrotti,L.M., Pedrotti, L.S., Introduction to Optics, Cambridge University Press. 3rd edition, 2017.
  Biblioteca central, cotas F-3.2-00592; F-3.2-00070; F-3.2-00370.

• Jenkins,F., White,H., Fundamentals of Optics, 4th edition, McGraw-Hill Education, 2001.
  Biblioteca central, cotas F-3.2-00428; F-3.2-00429; F-3.2-00430.
• Schwartz,S., Geometrical and Visual Optics, 3rd edition, McGraw-Hill Education, 2019.
  Biblioteca central (disponível brevemente).
• Pereira,M., Óptica Geométrica Ocular, UBI, 2008.
  Biblioteca central, cota F-3.2-00594.

Informações

• A aula TP de 6a feira 09:00-10:00 é destinada a resolução de exercícios e consulta de relatórios relativos aos trabalhos experimentais;
• a aula TP de 2a feira 09:00-11:00 é destinada a exposição de novas matérias;
• as aulas PL, nos seus 3 turnos disponíveis, são destinadas a realização de trabalhos experimentais.

• As inscrições nos turnos de laboratório devem ser realizadas directamente no BV, tomando como base o limite de 12 alunos por turno. Os turnos encontram-se abertos sem limite de alunos e devem inscrever-se todos os alunos que optem pelo regime presencial, mesmo que seja ultrapassado o limite de 12. Sejam razoáveis! Quaisquer incompatibilidades serão resolvidas durante a primeira aula TP (24.02.2023, 09:00, sala 4/2).

• Em caso de férias ou feriados, o trabalho transita para a semana seguinte, no entanto, a data de entrega dos relatórios mantém-se como indicado a seguir;


• Semana 1: 22.02-24.02 → Formação de grupos / Apresentação das normas de funcionamento do laboratório / Introdução aos trabalhos a realizar.
• Semana 2: 27.02-03.03 → Tipos de erros experimentais. Tratamento estatístico de erros aleatórios. Propagação de erros.
• Semana 3: 06.03-10.03 → Algarismos significativos. Representação gráfica de dados experimentais. Funções de ajuste. Selecção de escalas.
• Semana 4: 13.03-17.03 → Adaptação ao laboratório. Familiarização com o material. Colimação de um feixe de luz.
• Semana 5: 20.03-24.03 → Adaptação ao laboratório. Reflexão, refracção e dispersão
• Semana 6: 27.03-31.03 → Adaptação ao laboratório. Superfícies reflectoras esféricas e superfícies refractoras esféricas
• Semana 7: 03.04-04.04 → Adaptação ao laboratório. Indice de refracção, prismas e reflexão interna total
• Semana 8: 11.04-14.04 → Semana de actividades relacionadas com o Dia Internacional da Luz (aulas PL em horários alternativos)
• Semana 9: 17.04-21.04 → Primeiro ciclo de trabalhos experimentais: Gr1 T1, Gr2 T2, Gr3 T3, Gr4 T4
• Semana 10: 24.04-28.04 → Primeiro ciclo de trabalhos experimentais: Gr1 T2, Gr2 T1, Gr3 T4, Gr4 T3
  (entrega do relatório: 05.05.2023 - 20:00)
• Semana 11: 02.05-05.05 → Adaptação ao laboratório. Construção de telescópios de Kepler e de Galileu em banco óptico; Construção de um queratómetro em banco óptico; Construção de um refractómetro em banco óptico
• Semana 12: 08.05-12.05 → Segundo ciclo de trabalhos experimentais: Gr1 T5, Gr2 T5, Gr3 Tx, Gr4 Tx
• Semana 13: 15.05-19.05 → Segundo ciclo de trabalhos experimentais: Gr1 Tx, Gr2 Tx, Gr3 T5, Gr4 T5
  (entrega do relatório: 26.05.2023 - 20:00)
• Semana 14: 22.05-26.05 → Reposição de trabalhos em falta
• Semana 15: 29.05-02.06 → Reposição de trabalhos em falta
• Semana 16: 05.06-09.06 → Reposição de trabalhos em falta

• A entrega de relatórios, para todos os turnos PL, será obrigatoriamente efectuada através da plataforma Moodle, a qual apenas permitirá o upload dos trabalhos até às datas limite acima indicadas.