Optics

Português:

Não aplicável.

Inglês:

Non applicable.

Português:

A metodologia de ensino compreende aulas teóricas e teórico-práticas. Nas aulas teóricas são expostos oralmente os conceitos correspondentes ao conteúdo programático. Nas aulas teórico-práticas são realizados exercícios exemplificativos e propostos outros exercícios para realização autónoma pelos alunos.

Inglês:

The teaching methodology comprises theoretical and theoretical-practical classes. In the theoretical classes, the concepts corresponding to the programmatic contents are exposed. In theoretical-practical classes, application exercises are solved and other exercises are proposed for autonomous resolution by students.

Português:

Apreender os fundamentos da ótica geométrica e ondulatória, com ênfase nos conceitos tecnicamente e clinicamente mais relevantes. É feita uma introdução à utilização dos LASERs em medicina e às suas principais aplicações.

Inglês:

To understand the fundamentals of geometrical and wave optics, with an emphasis on the most technically and clinically relevant concepts. An introduction is made to the use of LASERs in medicine and their main applications.

Português:

1. Natureza da luz
a. O quantum electromagnético
b. Dualidade corpúsculo onda
c. Energia de um fotão
d. Comprimento de onda e frequência
e. Velocidade da luz no vazio
f. Velocidade da luz em meios transparentes: índice de refracção
g. Principio de Fermat : propagação rectilínea em meios homogéneos
h. Absorção, reflexão e refracção da luz
i. Lei de Snell
j. Reflexão total interna

2. Óptica geométrica
a. Conceitos gerais: raio óptico, principio da reversibilidade, imagens reais e virtuais
b. Espelhos planos: convenções de sinais
c. Espelhos esféricos: equação dos espelhos, distância focal
d. Diagramas de raios em espelhos
e. Dióptros planos e esféricos: convenções de sinais, ampliação da imagem e diagramas de raios
f. Lentes delgadas: equação dos fabricantes de lentes e equação das lentes delgadas, potência de uma lente, ampliação da imagem
g. Diagramas de raios em lentes
h. Grupos de lentes
i. Aberrações em espelhos e lentes e sua correcção.

3. Instrumentos ópticos
a. Fibras ópticas: minorante do seu índice de refracção, utilização de bainha e cone de entrada de luz.
b. Câmara fotográfica: seus elementos principais. Tempo de exposição, diafragma e a sua relação. Distância focal e campo de visão. Lentes de distância focal variável.
c. O olho humano. Patologias comuns: miopia, hipermetropia e astigmatismo. Sua correcção com lentes. Ponto próximo e ponto longínquo.
d. A lupa de aumento e suas condições de utilização.
e. O microscópio: seus elementos principais. Ampliação angular de um microscópio.
f. O telescópio: elementos que o constituem. Telescópios do tipos reflectivo e refractivo. Binóculos como caso especial do telescópio.
g. Microscopia tomográfica.

4. Polarização
a. A propagação ondulatória da luz. Raio de luz e onda plana electromagnética. Luz polarizada e não polarizada.
b. Filtros polarizadores. Lei de Malus. Polarização por reflexão num meio refringente. Lei de Brewster.

5. Interferência
a. Interferência de duas fontes coerentes: intensidade e espaçamento do padrão de franjas.
b. Interferência em filmes finos: Caso dos filmes finos com espessura variável. Superfícies inversoras de fase na reflexão. Filmes finos anti-reflectivos e reflectivos.

6. Difracção
a. Conceito de difracção. Principio de Huygens. Difracção de Fresnel e de Fraunhofer.
b. Difracção por uma fenda longa: franjas de interferência e distribuição de intensidades. Largura das franjas em função do comprimento de onda e largura da fenda.
c. Resolução limite em imagem óptica: critério de Rayleigh. Exemplos de aplicação.
d. Holografia

7. LASERs e aplicações biomédicas
a. Princípio do LASER
b. Tipos de laser
c. Absorção de luz pelos tecidos orgânicos
d. Mecanismos de interacção
e. Aplicações em Oftalmologia
f. Aplicações em Ginecologia

Inglês:

1. The nature of light
The electromagnetic quantum
Wave-corpuscle duality
Energy of a photon
Wavelength and frequency,
Speed of light in the vacuum
Speed of light in transparent media: refractive index
Principle of Fermat: rectilinear propagation in homogeneous media
Absorption, reflection and refraction of light
Snell’s Law
Internal total reflection

2. Geometric optics
General concepts: optical ray, reversibility principle, real and virtual images
Flat mirrors: sign conventions
Spherical mirrors: mirror equation, focal length
Radius diagrams on mirrors
Plane and spherical diópters: signal conventions, image enlargement and ray diagrams
Thin lenses: Lens manufacturers equation and thin lens equation, power of a lens, image enlargement
Ray diagrams on lenses
Lens groups
Aberrations on mirrors and lenses and their correction.

3. Optical instruments
Optical fibers:
Camera: its main elements. Exposure time, diaphragm and their relationship. Focal length and field of view. Variable focal length lenses.
The human eye. Common pathologies: myopia, hypermetropia and astigmatism. His correction with lenses. Close point and far point.
The magnifying glass and its conditions of use.
The microscope: its main elements. Angular magnification of a microscope.
The telescope: elements that constitute it. Reflective and refractive type telescopes. Binoculars as a special case of the telescope.
Tomographic microscopy.

4. Polarization
The wave propagation of light. Light ray and electromagnetic plane wave. Polarized and non-polarized light.
Filters. Law of Malus. Polarization by reflection in a refringent medium. Brewster’s Law.

5. Interference
Interference of two coherent sources: intensity and spacing of the fringe pattern.
Interference in thin films: Case of thin films with variable thickness. Inverting phase surfaces in reflection. Fine anti-reflective and reflective films.

6. Diffraction
Concept of diffraction. Principle of Huygens. Fresnel and Fraunhofer diffraction.
Diffraction through a long slit: fringes of interference and distribution of intensities. Fringe width as a function of wavelength and slot width.
Limit resolution in optical image: Rayleigh criterion. Application examples.
Holography

7. LASERs and biomedical applications
Principle of LASER
Types of laser
Absorption of light by organic tissues
Mechanisms of interaction
Applications in Ophthalmology
Applications in Gynecology

NAO

Português:

Paul A. Tipler, (2000), Física para cientistas e engenheiros, Vol. 4: Ótica e física moderna. Livros Técnicos e Científicos   ISBN 85-277-0320-3  Localização: 5-1-101 (ISEC) V.4º v. – 08026 

M. M. R. R. Costa, M. J. B. M. de Almeida, (1993). Fundamentos de Física. Almedina. ISBN 972-40-0709-X  Localização: 5-1-123 (ISEC) – 08490

E. Hecht, (1991). Óptica. Fundação Calouste Gulbenkian. ISBN 972-31-0542 Localização: 5-4-3 (ISEC) – 05696

H. D. Young, R. A. Freedman, (1996). University Physics, Addison-Wesley. ISBN 0-201-84769-8 Localização: 5-1-90 (ISEC) – 07794

M. H. Niemz, (2007). Laser-tissue interactions: fundamentals and applications, Springer. ISBN 978-3-540-72191-8 Localização: 12-1-23 (ISEC) – 16164

Confocal scanning optical microscopy and related imaging systems, Timothy R. Code, Gordon S. Kino, Academic Press 2006

Inglês:

E. Hecht,  (2002) Optics.  Addison-Wesley ISBN 0-8053-8566-5 Library location: 5-4-6 (ISEC) – 11729

H. D. Young, R. A. Freedman, (1996). University Physics, Addison-Wesley. ISBN 0-201-84769-8 Library location: 5-1-90 (ISEC) – 07794

M. H. Niemz, (2007). Laser-tissue interactions: fundamentals and applications, Springer. ISBN 978-3-540-72191-8 Library location: 12-1-23 (ISEC) – 16164

Confocal scanning optical microscopy and related imaging systems, Timothy R. Code, Gordon S. Kino, Academic Press 2006