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Subject code : 61043087
Contenidos
Superposición de ondas. Condiciones para la interferencia. Introducción al concepto de coherencia.
Interferómetros por división del frente de onda: el experimento de Young, el espejo doble de Fresnel, el biprisma de Fresnel y el espejo de Lloyd.
Interferómetros de división de amplitud: 3.1. Interferencia en películas delgadas. 3.2. La cuña de aire y los anillos de Newton. 3.3. El interferómetro de Michelson. 3.4. Los interferómetros de Mach-Zehnder, Sagnac y Pohl.
Interferencias con haces múltiples: el interferómetro de Fabry-Pérot. Aplicaciones.
Interferencias con luz polarizada: el experimento de Fresnel y Arago.
El experimento de Michelson-Morley.
Resultados del aprendizaje
Una vez realizado el estudio de los contenidos de este bloque temático y llevadas a cabo las actividades propuestas, los estudiantes deberían:
Saber derminar el camino óptico recorrido por las ondas que interfieren en un dispositivo interferómetrico y, a partir de él, la diferencia de fase de las mismas.
Saber calcular la expresión de la intensidad en un punto genérico de una pantalla, en la que se observa la figura de interferencias, en el caso en que las ondas que interfieren sean planas, esféricas y cilíndricas.
Saber calcular los máximos y mínimos de intensidad, así como los puntos de igual intensidad para determinar la forma de las franjas de interferencia. Así mismo, saber determinar en su caso la interfranja.
Entender el funcionamiento de un interferómetro de Michelson.
Entender el funcionamiento de un interferómetro de Fabry-Pérot.
Entender la información que sobre la fuente proporciona la distribución de intensidad que se recoge en la pantalla de observación en los casos mencionados (Michelson y Fabry-Pérot).
Relación entre la interferencia y la difracción de la luz: El Principio de Huygens-Fresnel.
Difracción de Fraunhofer por una rendija, una doble rendija, múltiples rendijas y aberturas rectangular y circular. Distribución de intensidad difractada.
La red de difracción. Espectroscopía por red.
Difracción de Fresnel por una rendija, una pantalla opaca semi-infinita,... zonas de Fresnel y placas zonales.
Difracción por pantallas complementarias: Teorema de Babinet.
Conocer y saber aplicar el Principio de Huygens-Fresnel.
Conocer y diferenciar las aproximaciones de Fresnel y Fraunhofer de la difracción.
Saber determinar la distribución de intensidad para una rendija estrecha, una red de difracción y otros obstáculos de geometría sencilla en la aproximación de Fraunhofer.
Saber calcular los máximos y mínimos de la intensidad difractada para extraer la información que sobre las pantallas difractantes (obstáculos) contiene dicha distribución.
Saber determinar las limitaciones que impone la difracción en las medidas y el poder de resolución de los dispositivos experimentales.
Coherencia espacial y temporal. Longitud de coherencia y tiempo de coherencia.
Visibilidad de las franjas de interferencia.
Función de coherencia mutua y grado de coherencia.
Interferómetro estelar de Michelson. Interferometría de correlación.
Saber qué significado físico tiene la coherencia de la radiación luminosa.
Entender la relación entre la coherencia y la visibilidad de las franjas de interferencia.
Distinguir entre coherencia espacial y temporal.
Conocer los procedimientos experimentales para su determinación.
Relacionar la coherencia temporal con la anchura de banda de la radiación.
Comprender el funcionamiento del interferómetro estelar de Michelson.
Introducción. Propiedades de la radiación láser.
Mecanismos de interacción de la radiación con la materia: absorción y emisión de la luz por los átomos.
Condiciones para la emisión láser: 3.1. El cuerpo negro y la emisión estimulada. 3.2. Inversión de población. Tipos de bombeo. 3.3. Cavidad láser. Curva de ganancia. Modos longitudinales y transversales.
El láser de Rubí. Bombeo óptico.
El láser de He-Ne. Bombeo por colisiones resonantes.
Otros tipos de láseres y aplicaciones.
Conocer las características físicas esenciales de la radiación láser.
Entender los mecanismos de interacción de la radiación con la materia: absorción, emisión espontánea y emisión estimulada o inducida.
Entender los mecanismos de bombeo para obtener la inversión de población.
Entender el funcionamiento de la cavidad láser (Fabry-Pérot activo).
Entender el funcionamiento del láser de Rubí (bombeo óptico).
Entender el funcionamiento del láser de He-Ne (bombeo por colisiones resonantes).
Conocer algunas aplicaciones científicas y tecnológicas de los láseres.
Magnitudes radiométricas: energía, flujo y exitancia radiantes, irradiancia, intensidad radiante, radiancia y emisividad. Unidades.
Magnitudes fotométricas: energía, flujo y exitancia luminosas, iluminancia, intensidad luminosa, luminancia y eficacia y eficiencia luminosas. Unidades.
Fuentes de radiación: naturales (el Sol y las estrellas) y artificiales (diferentes tipos de lámparas).
Detectores de radiación: tipos y parámetros.
Conocer y saber utilizar las principales magnitudes radiométricas y fotométricas y sus correspondientes unidades en el SI.
Entender el mecanismo de paso de la Radiometría (medida de la energía radiante) a la Fotometría (medida de la energía radiante que produce sensación visual): sensibilidad espectral del ojo humano.
Conocer las características emisoras de las principales fuentes de luz, tanto naturales (el Sol y las estrellas) como artificiales (lámparas creadas por el hombre).
Conocer las características de los detectores de radiación: responsividad espectral, tiempo de respuesta, ruido,…