En este tema se estudia qué es la carga eléctrica y los diferentes tipos de carga; las interacciones entre cargas y su descripción a través del campo eléctrico; la dependencia de éste con las fuentes y sus propiedades como campo conservativo, del que se deduce la existencia del potencial, un campo escalar auxiliar que permite simplificar en muchas ocasiones los problemas electrostáticos. Se estudia la interacción del campo eléctrico con la materia, en particular con conductores y aislantes. Se describe además el dispositivo condensador, que será de utilidad en los temas siguientes.

El movimiento de cargas produce corriente eléctrica; se analizan sus tipos, en función del tipo de movimiento de las cargas. Se introducen los conceptos de densidad de corriente y flujo (o intensidad) de corriente y la ecuación de continuidad. Ya en régimen estacionario, se estudia el modelo óhmico de conducción y el de fuerza electromotriz, que da lugar a la existencia de baterías. Termina el tema con las leyes básicas de circuitos y los métodos para resolverlos.

Veremos la interacción entre corrientes y su descripción por medio del campo magnético. Se analizan las propiedades del mismo y la dependencia con las fuentes. Se introducen los materiales magnéticos como otras fuentes de campo magnético. En este punto se estudian las interacciones del campo magnético con la materia. Otro gran apartado del tema es la inducción magnética, donde por primera vez vemos que los campos variables con el tiempo producen otros efectos. En este contexto se introducen los conceptos de inducción mutua y autoinducción.

En este tema se analizan en detalle los campos variables en el tiempo, en particular cuando oscilan armónicamente y cuando aplicamos este conocimiento a circuitos eléctricos. Se analizan circuitos LCR, principalmente en comportamiento oscilatorio usando la impedancia compleja. Se define el límite de radiación de un circuito a frecuencias elevadas.

Se describe la radiación electromagnética a partir del modelo más sencillo de onda plana y se estudian sus principales características: velocidad, frecuencia, longitud de onda, amplitud y polarización. Esta última característica se estudiará con más detalle en el tema 8 en el contexto de la luz. Las ondas electromagnéticas (OEM) se clasifican en función de su frecuencia en lo que se llama espectro electromagnético. Enlazando con el tema anterior, se estudian las fuentes de radiación, o antenas, sin entrar en demasiado detalle. También nos acercamos a la interacción de las OEM de la parte baja del espectro con la materia. Este tema es un puente hacia la segunda parte de la asignatura, la Óptica.

La luz es el primer mensaje que llega al hombre de los átomos. Las ideas sobre su naturaleza han intervenido en los grandes acontecimientos científicos que han marcado hitos en la Historia de la Ciencia. Se inicia el tema planteando las dos concepciones que se han confrontado a lo largo de la historia: las teorías corpuscular y ondulatoria. Se introduce también la concepción actual de la dualidad onda-corpúsculo, teoría enmarcada en la física cuántic. Todos estos conceptos y fenómenos se verán más detalladamente en el Tema 10.

Se analizan las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz. El conocimiento y aplicación de estas leyes son imprescindibles para abordar el estudio del Tema 7.

El concepto de índice de refracción de un medio y su variación con la longitud de onda de la luz nos permite comprender el fenómeno de la dispersión. Se aplican las leyes antes estudiadas a los prismas, elementos dispersivos que nos permiten acceder a los componentes intrínsecos de la luz: su espectro.

Y por último, se utiliza el principio de mínimo de Fermat para determinar la trayectoria de la luz entre dos puntos de un mismo medio o de diferentes medios.

En este tema se estudian los principales elementos ópticos para la formación de imágenes: los espejos, planos y esféricos, las lentes y los sistemas de lentes. Las leyes que rigen la trayectoria de un rayo de luz al incidir en ellos nos permite obtener las características de las imágenes que forman dichos elementos. La combinación adecuada de los mismos nos proporciona instrumentos más sofisticados que nos permiten ver los objetos muy pequeños (microscopios) o los muy distantes (telescopios). Se describen a grandes rasgos sus características principales y sus defectos, las aberraciones. Es importante también determinar el poder de resolución de un instrumento óptico para saber dentro de qué límites pueden ser utilizados.

El ojo es un instrumento óptico que nos permite obtener imágenes nítidas de lo que tenemos alrededor. También presenta defectos que se pueden corregir aplicando las leyes de la Óptica Geométrica. Esta parte de la Óptica ha dado lugar a ramas de la Medicina que se ocupan de todo lo relacionado con la visión, la Oftalmología y la Optometría.

La polarización es la manifestación más palpable del carácter transversal de las ondas electromagnéticas. La dirección de polarización de una onda individual es la dirección en la que vibra el campo eléctrico. Si el campo de la onda vibra siempre en una misma dirección, se dice entonces que está linealmente polarizada.

Existen diversas formas de conseguir que la luz natural, que inicialmente es no polarizada, se polarice. En este tema se estudian algunos de dichos mecanismos: polarización por absorción selectiva (polaroides), por reflexión, por doble refracción o por actividad óptica. En el primer caso, se estudian los polarizadores lineales y la ley de Malus. En el segundo, hay que entender y manejar las fórmulas de Fresnel. Es conveniente estudiar las condiciones bajo las cuales se producen singularidades como, por ejemplo, el ángulo de polarización o de Brewster.

Y en los dos últimos apartados se estudian los medios anisótropos. Estos medios presentan dos índices de refracción, por lo que se les llama birrefringentes.

En cuanto a los fenómenos interferenciales, lo esencial es determinar en cada caso la diferencia de caminos ópticos entre los dos rayos luminosos que interfieren en un punto genérico de una pantalla. Esto permite calcular la diferencia de fase entre las ondas, que es el origen de las interferencias.

Desde el punto de vista práctico, es muy importante entender cómo se obtienen las dos ondas que interfieren en cada dispositivo interferométrico. Esto facilita el cálculo de la diferencia de caminos ópticos. Los dispositivos interferométricos más importantes son los interferómetros de Michelson y de Fabry-Perot.

En cuanto a los fenómenos difraccionales, es fundamental entender cómo se utiliza el Principio de Huygens-Fresnel para la determinación del campo de difracción producido por un obstáculo. En el estudio vamos a utilizar siempre la aproximación de Fraunhofer, conocida como de campo lejano. En particular, es importante el estudio de la difracción de una rendija y de una red (conjunto de rendijas paralelas).

Al final del tema se incluye una descripción somera de algunas de las más importantes aplicaciones de la difracción, como son la espectroscopía con red, la difracción de rayos X y de electrones, y la holografía.

Todo lo estudiado hasta ahora tiene que ver con la propagación de la luz. Sin embargo los procesos de emisión y absorción de la luz, es decir, cómo se produce y cómo la detecta el ojo, pertenecen al campo de lo que se denomina la física moderna. La interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico, por la que le otorgaron el Premio Nobel en 1921, introduce el concepto de fotón como corpúsculo luminoso. Por otra parte, su interpretación del cuerpo negro condujo a la introducción de un mecanismo nuevo de interacción de la radiación con la materia: la emisión estimulada, base de los dispositivos láser.

Como los detectores de radiación son una herramienta fundamental para conocer la energía involucrada en los procesos experimentales de la interacción radiación-materia en prácticamente todos los campos de la Ciencia y de la Tecnología, se hace una introducción a los principales conceptos, magnitudes y unidades de la Radiometría y de la Fotometría. De manera análoga, se estudian los atributos físicos del color y su relación con la sensibilidad del ojo (y de los detectores fotométricos) al mismo.

Para finalizar, se estudian los fundamentos físicos del láser y sus aplicaciones a la Medicina.