Fotónica Aplicada a la Informática (FAI)
Conocer los principios de Huygens y Fermat.
Conocer las leyes de la óptica geométrica. Saber deducir las leyes de la reflexión y la refracción.
Conocer el fenómeno de la reflexión total. Saber calcular el ángulo límite. Relacionar el fenómeno de la reflexión total con la transmisión de señales en una fibra óptica.
Conocer la aproximación paraxial de la óptica geométrica, y saber utilizarla para el cálculo de imágenes formadas por superficies esféricas, lentes delgadas y espejos.
Entender las limitaciones de la óptica geométrica.
Principios de Huygens y Fermat.
Leyes de la óptica geométrica.
Ley de reflexión.
Ley de refracción.
Sistemas ópticos: definiciones.
Imágenes formadas por refracción.
Imágenes formadas por reflexión.
Se introduce los principios de Huygens y Fermat. Se introduce las leyes de la óptica geométrica. A partir de los principios de Huygens y Fermat se deduce las leyes de la reflexión y refracción.
Se explica el fenómeno de la reflexión total, se aprende a calcular el ángulo crítico. Se aprende a calcular el índice de refracción de un medio a partir de este ángulo crítico. Como aplicación de la reflexión total, se explica el guiado de luz en fibras ópticas de salto de índice, que se compara con el guiado de luz en fibra óptica de variación de índice gradual.
Se introduce la aproximación paraxial de la óptica geométrica. Se deduce las ecuaciones para el cálculo de imágenes formadas por superficies esféricas (invariante de Abbe) y lentes delgadas, y se aprende a utilizarlas. Se introduce los puntos focales primario y secundario de lentes convergentes y divergentes. Se aprende a calcular la imagen formada por una lente delgada mediante el diagrama de formación de imágenes. Se repite el proceso para el cálculo de imágenes formadas por espejos.
Se comenta las principales limitaciones
de las aproximaciones utilizadas: rayos no paraxiales y aberraciones
cromáticas.
Se hace incidir el haz de
rayos paralelos sobre la cara de un prisma formando diferentes
ángulos de incidencia, y se observa los rayos refractados y
reflejados en las diferentes superficies del prisma. Se hace notar
que el rayo incidente y el reflejado forman el mismo ángulo
respecto a la normal, y que el rayo refractado se acerca a la normal
cuando se pasa de un medio de menor índice de refracción
a otro de mayor índice, y se aleja de la normal en caso
contrario.
Se hace incidir un haz de
rayos ligeramente divergentes sobre la cara de un prisma, centrando
ahora la atención en la reflexión/refracción que
aparece en la superficie de separación vidrio-aire. Se observa
que para un determinado ángulo de incidencia, no hay rayo
refractado, toda la luz es reflejada.
Se hace incidir el haz de
rayos paralelos (objeto en el infinito) sobre cada uno de los
elementos ópticos, y se observa la dirección de los
rayos emergentes. Se hace notar que la los rayos emergentes convergen
en un punto, que se define como el foco de la lente o el espejo. Se
observa como para el caso de la lente convergente y el espejo cóncavo
la imagen formada por el haz de rayos paralelos es real, mientras que
para la lente divergente y el espejo convexo, es virtual. Así
mismo, se sitúa el foco luminoso puntual en el punto focal de
las lentes y espejos, y se observa como los rayos emergentes son
paralelos al eje óptico (imagen en el infinito).
Se hace incidir una haz de
rayos paralelos (punto en el infinito) sobre una lente plano-convexa,
y se observa como la imagen no es un punto: se observa cual es la
forma de la cáustica.
