Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de Presentación

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1 Programa elaborado por: PROGRAMA DE ESTUDIO TEMAS SELECTOS DE ÓPTICA FÍSICA Programa Educativo: Licenciatura en Física Área de Formación : Integral Profesional Horas teóricas: 4 Horas prácticas: 0 Total de Horas: 4 Total de créditos: 8 Clave: F1238 Tipo : Asignatura Carácter de la Optativa asignatura José Adrián Carbajal Domínguez Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de 2010 Seriación explícita Asignatura antecedente Asignatura Subsecuente No Seriación implícita Conocimientos previos: No Presentación F1238 Selectos De Óptica Física 1/11

2 Diversos tópicos de la óptica física contemporánea como la formación de imágenes por sistemas lineales y la distribución espacial de información óptica en el espacio de frecuencias espaciales, han dado origen a la manipulación de todo tipo de datos mediante diferentes técnicas, mismas que han propiciado el resurgimiento tecnológico de la óptica. La literatura a partir de los años sesenta, época de la invención de la fuente de luz láser; refleja una diversidad de áreas, este interés de largo alcance en la metodología del procesamiento óptico de datos, han permitido lograr aplicaciones prácticas, por ejemplo en campos como: de reconocimiento de patrones, procesamiento de señales de radar, mejoramiento de imágenes de TV y fotografía, estudio de huellas digitales entre otros. En este curso se han planteado una serie de tópicos que son fundamentales en la formación del un físico, mismos que le serán de gran ayuda en sus aspiraciones de ingreso a estudio de maestría. Objetivo General Introducir al alumno a los temas de la óptica física contemporánea o más actual, mismos que lo proyecten a ser más analítico y capaz de poder fundamentar las variantes en modelos teóricos que él pueda producir. Competencias que se desarrollaran en esta asignatura Conocimientos Conocerá la relación de la óptica con la teoría electromagnética. Comprenderá el funcionamiento de sistemas ópticos formadores de imágenes y sabrá como arreglarlos en diferentes configuraciones para desarrollar aplicaciones específicas. Habilidades Cálculo, análisis y resolución de problemas Actitudes actitudes críticas y analíticas F1238 Selectos De Óptica Física 2/11

3 Valores honestidad académica ética de trabajo Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura Generará y aplicará los principios, leyes, métodos y técnicas de la física en el campo experimental para comprender y explicar fenómenos relacionados con el campo profesional. Generará y aplicará conocimiento científico en el campo de la física teórica para comprender y explicar fenómenos relacionados con el campo profesional. Salón de clase, Laboratorio Escenario de Perfil sugerido del docente Se sugiere que cuente preferentemente doctorado en ciencias con especialidad en óptica Contenido Temático 1 ÓPTICA DE FOURIER Proporcionar al alumno los elementos básicos de la óptica coherente y de Fourier para el manejo de modelos teóricos que le permitan interpretar la distribución de F1238 Selectos De Óptica Física 3/11

4 amplitud compleja del campo electromagnético, como una serie o una transformada de Fourier, así como las condiciones específicas para la interferencia y difracción. Hrs. estimadas Las ecuación de Maxwell y las ondas planas 1.2 Serie de Fourier como una superposición de ondas planas 1.3 El campo eléctrico asociado a una onda electromagnética, como una distribución de transformada inversa de Fourier 1.4 El espectro de una onda electromagnética como una 1.5 Algunos teoremas sobre Transformadas de Fourier 1.6 Coherencia Espacial Teorema de Van Citter Zernicke 1.7 Coherencia Temporal Teorema de Wienner- Que el alumno fundamente y proponga el uso de los teoremas de Fourier en la solución y la creación de nuevos problemas dentro de la óptica física F1238 Selectos De Óptica Física 4/11

5 Kinchine 1.8 Coherencia espacial y el fenómeno de interferencia y difracción 1.9 Interferencia con luz parcialmente coherente 2 TEORÍA DE DIFRACCIÓN ESCALAR Proporcionar al alumno los elementos para el manejo los modelos teóricos, que le permitan interpretar el fenómeno de difracción de las ondas electromagnéticas y, que fundamente la forma de generar distribuciones de difracción mediante lentes y sin ellas. Hrs. estimadas El espectro angular de ondas planas 2.2 La función de transferencia 2.3 La ecuación de difracción como una convolución 2.4 La ecuación de Que el alumno comprenda y proponga modelos para generar patrones de difracción poco estudiados F1238 Selectos De Óptica Física 5/11

6 difracción como una integral convolutiva. 2.5 La ecuación Fresnel- Kirchhoff o de la difracción 2.6 Patrones de difracción en la región de Fresnel 2.7 La generación de la transformada de Fourier en la región de Frahunhofer 2.8 Generación de espectros virtuales de Fourier sin lentes 2.9 Generación de espectros de Fourier con lentes convergentes 2.10 Generación de funciones 2.11 periódicas, usando la función peine de Dirac 2.12 Generación de rejillas de difracción 2.13 Los órdenes de difracción en una rejilla 3 POLARIZACIÓN Que el alumno comprenda y aprenda a usar la luz polarizada para la determinación de patrones de interferencia y de efectos ópticos, causados por la rotación del plano de F1238 Selectos De Óptica Física 6/11

7 polarización. Hrs. estimadas Luz natural. 3.2 Ley de Malus 3.3 Polarización lineal, circular y elíptica 3.4 Polarizadores 3.5 Caracterización de la luz polarizada por matrices de Jones 3.6 Parámetros de Stokes 3.7 Fotoelasticidad 3.8 Efecto Faraday 3.9 Efecto Kerr y Pokels Que el alumno comprenda y manipule a la luz como una onda electromagnética vectorial y que demuestre el uso de ella Hrs. estimadas 4 FILTRAJE ESPACIAL Que el alumno comprenda y aprenda el uso del filtraje espacial para la manipulación de imágenes 4.1 Óptica de Fourier El alumno conocerá las F1238 Selectos De Óptica Física 7/11

8 4.2 Frecuencias espaciales 4.3 Teoría de Abbe de la formación de imágenes 4.4 Filtraje espacial 4.5 Contraste de fase técnicas de filtraje espacial para el procesamiento analógico de información óptica. 5 HOLOGRAFÍA Que el alumno interprete un holograma como un patrón de interferencia, que maneje los modelos matemáticos para generar hologramas en eje y fuera de eje; que le permitan explicar la formación de imagen holográfica y falsa imagen, así, como visualizar los medios para la grabación de los mismos. Hrs. estimadas Introducción a la holografía y los tipos de hologramas 5.2 Hografía en eje de Gabor 5.3 Holografía fuera de eje de Leith- Upatsnieks 5.4 El holograma como un fenómeno de interferencia 5.5 Análisis geométrico de un holograma y las Que el alumno comprenda a la holografía como una técnica para producir imágenes tridimensionales, así como el uso de ella para el análisis de fenómenos diferentes. F1238 Selectos De Óptica Física 8/11

9 ecuaciones de Mier 5.6 Ángulo mínimo para evitar traslape de Imágenes 5.7 Amplificación por un holograma 5.8 Influencia del tamaño de la fuente en la reconstrucción del holograma 5.9 Influencia de la longitud de onda en la reconstrucción del holograma Hrs. estimadas 6 METROLOGÍA DE MOTEADO (SPECKLE) Que el alumno conozca la interferometría de patrones de moteado y algunas de sus aplicaciones a la metrología 6.1 El origen del fenómeno de moteado 6.2 Fotografía de moteado 6.3 Interferomeetría de El alumno conocerá la forma de implementar interferómetros usando el fenómeno moteado. F1238 Selectos De Óptica Física 9/11

10 patrones de moteado 6.4 Interferometría de patrones de moteado en eje y fuera de eje 6.5 Interferometría electrónica de patrones de moteado 6.6 Influencia de la longitud de onda en la reconstrucción del holograma 7 PATRONES DE MOIRÉ Que el alumno aprenda a fundamente las técnicas para producir de patrones de moiré y su uso en la determinación, por ejemplo de desplazamientos y deformaciones entre otros, de objetos bajo estudio. Hrs. estimadas Orígenes del Moiré 7.2 Interferometría de moiré 7.3 Interferometría con dos rejillas lineales 7.4 Interferometría con una rejilla lineal y una Que el alumno conozca la teoría para producir patrones de interferencia tipo Moiré. F1238 Selectos De Óptica Física 10/11

11 circular 7.5 Interferometría con dos rejillas circulares 7.6 Interferometría con una rejilla circular Bibliografía básica Ackermann, G. K., & Eichler, J. (2007). Holography: A Practical Approach. Wiley-VCH. Born, M., & Wolf, E. (1999). Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7º ed.). Cambridge University Press. Frieden, R. (2001). Probability, Statistical Optics, and Data Testing: A Problem Solving Approach (3º ed.). Springer. Goodman, J. W. (2000). Statistical Optics (1º ed.). Wiley-Interscience. Goodman, J. W. (2004). Introduction to Fourier Optics (3º ed.). Roberts & Company Publishers. Bibliografía complementaria Malacara, D. (2007). Optical Shop Testing (3º ed.). Wiley-Interscience. Mandel, L., & Wolf, E. (1995). Optical Coherence and Quantum Optics (1º ed.). Cambridge University Press. Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007). Fundamentals of Photonics (2º ed.). Wiley-Interscience. Shen, Y. R. (2002). The Principles of Nonlinear Optics. Wiley-Interscience. F1238 Selectos De Óptica Física 11/11