Curso de Ótica

Aula 1 • Absorção, Transmissão e Dispersão

Quantifica a forma como os meios atenuam e dispersam a luz utilizando a lei de Beer-Lambert. Prepara os estudantes para a seleção de materiais no projeto de sistemas óticos.

Aula 2 • Refração e Lei de Snell

Deduz a lei de Snell a partir do comportamento ondulatório nas interfaces e aplica-a a materiais comuns. Estabelece o índice de refração como um parâmetro material chave.

Aula 3 • Natureza e Propriedades da Luz

Aborda a natureza dual onda-partícula da luz e as suas propriedades mensuráveis. Ancora toda a análise ótica subsequente na realidade física.

Aula 4 • Fundamentos de Ótica Geométrica

Apresenta a aproximação do raio e a propagação retilínea da luz. Fornece a estrutura geométrica utilizada em toda a análise de lentes e espelhos.

Aula 1 • Equação do Espelho e Ampliação

Aplica a equação do espelho para calcular a distância da imagem e a ampliação. Relaciona os resultados algébricos com as características físicas da imagem.

Aula 2 • Construção de Diagramas de Raios

Ensina o método sistemático dos três raios para localizar imagens graficamente. Reforça os resultados da equação do espelho com verificação visual.

Aula 3 • Geometria do Espelho Esférico

Define o centro de curvatura, a distância focal e o eixo principal para espelhos côncavos e convexos. Estabelece o vocabulário geométrico para os cálculos com espelhos.

Aula 4 • Aberrações de Sistemas de Espelhos

Identifica o coma, o astigmatismo e a curvatura de campo em sistemas de espelhos. Prepara os estudantes para avaliar e mitigar a degradação da qualidade da imagem.

Aula 1 • Sistemas de Lentes com Múltiplos Elementos

Combina múltiplas lentes utilizando métodos de matriz de sistema e fórmulas de lentes equivalentes. Prepara os estudantes para o projeto de câmaras, microscópios e telescópios.

Aula 2 • Teoria das Lentes Finas

Deduz a equação das lentes finas a partir da refração em duas superfícies. Estabelece o comportamento das lentes convergentes e divergentes como base para os instrumentos óticos.

Aula 3 • Lentes Grossas e Planos Principais

Estende a teoria das lentes finas a lentes grossas utilizando o formalismo dos planos principais. Permite a modelação precisa de elementos de lentes reais em sistemas óticos.

Aula 4 • Aberrações de Lentes

Cataloga as aberrações de Seidel e o seu impacto na qualidade da imagem. Fornece estratégias para a correção de aberrações através de escolhas no projeto de lentes.

Aula 1 • Interferometria e Medição

Utiliza os interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder para medir diferenças de percurso ótico. Demonstra as capacidades de medição de precisão da ótica ondulatória.

Aula 2 • Interferência em Películas Finas

Aplica a diferença de percurso ótico em películas finas para prever as cores refletidas e transmitidas. Diretamente relevante para o projeto de revestimentos antirreflexo e de alta refletância.

Aula 3 • Interferência de Duas Fontes

Deduz as condições de interferência construtiva e destrutiva para duas fontes coerentes. Relaciona a experiência de dupla fenda de Young com a medição do comprimento de onda.

Aula 4 • Interferência de Múltiplos Feixes

Estende a análise de dois feixes aos etalons de Fabry-Perot e aos seus picos de transmissão estreitos. Apresenta a fineza e o poder de resolução para aplicações espectroscópicas.

Aula 1 • Princípio de Huygens-Fresnel

Deduz a difração a partir da sobreposição de ondas secundárias utilizando o integral de Huygens-Fresnel. Estabelece a base teórica para todos os cálculos de difração.

Aula 2 • Limites de Resolução Ótica

Aplica os critérios de Rayleigh e de Sparrow para definir a resolução em sistemas de imagem. Quantifica o compromisso entre o tamanho da abertura e o poder de resolução.

Aula 3 • Padrões de Difração de Fraunhofer

Calcula a difração em campo distante para fendas simples, aberturas circulares e redes de difração. Relaciona a geometria da abertura com a distribuição de intensidade no plano focal.

Aula 4 • Transformada de Fourier em Ótica

Estabelece a lente como um dispositivo de transformada de Fourier que opera sobre frequências espaciais. Permite a análise de filtragem espacial e processamento de imagem.

Aula 1 • Estados de Polarização e Representação

Define a polarização linear, circular e elíptica utilizando vetores de Jones e parâmetros de Stokes. Fornece a linguagem matemática para toda a análise de polarização.

Aula 2 • Polarização por Reflexão

Deduz o ângulo de Brewster e os coeficientes de reflexão de Fresnel para as polarizações s e p. Relaciona a reflexão superficial com a redução do encandeamento baseada na polarização.

Aula 3 • Atividade Ótica e Aplicações

Analisa a rotação ótica em meios quirais e a modulação de polarização eletro-ótica. Aplica o controlo de polarização a ecrãs de cristais líquidos e sistemas de deteção.

Aula 4 • Birefringência e Lâminas de Onda

Explica a birefringência em cristais anisotrópicos e a sua utilização em lâminas de onda. Permite o projeto de retardadores de quarto de onda e de meia onda para controlo de polarização.

Aula 1 • Ampliadores e Oculares

Calcula a ampliação angular para ampliadores simples e oculares compostas. Relaciona a distância do ponto próximo com as especificações de ampliação do instrumento.

Aula 2 • Projeto e Desempenho de Microscópios

Combina a objetiva e a ocular para alcançar elevada ampliação lateral e resolução. Analisa a abertura numérica, a profundidade de campo e os requisitos de iluminação.

Aula 3 • Olho Humano e Ótica Visual

Modela o olho como um sistema ótico com potência variável e resolução finita. Estabelece referenciais de desempenho visual para o projeto de instrumentos.

Aula 4 • Ótica de Câmara e Sistemas de Imagem

Aplica a profundidade de campo, o número f e a função de transferência de modulação ao projeto de câmaras. Relaciona o desempenho ótico com os requisitos do sensor e a qualidade de imagem.

Aula 1 • Modelação e Distribuição do Feixe Laser

Aplica expansores de feixe, filtros espaciais e acoplamento a fibras para condicionar a saída do laser. Prepara os estudantes para integrar fontes laser em sistemas óticos completos.

Aula 2 • Tipos de Laser e Meios de Ganho

Examina as arquiteturas de laser de estado sólido, de gás, semicondutor e de fibra, bem como as suas características de saída. Orienta a seleção da fonte com base nas necessidades de comprimento de onda, potência e coerência.

Aula 3 • Ressonador Ótico e Modos de Cavidade

Analisa a estabilidade do ressonador Fabry-Perot, os modos longitudinais e os modos transversais. Relaciona a geometria da cavidade com as propriedades espaciais e espetrais do feixe de saída.

Aula 4 • Emissão Estimulada e Inversão de População

Deduz os coeficientes A e B de Einstein e as condições para ganho ótico. Estabelece a inversão de população como pré-requisito para a ação laser.