Vibrações, Ondas e Ótica

Conhecimentos de Base Recomendados

Cálculo Integral e cálculo diferencial
Cinemática e Dinâmica da partícula
Noções de Electromagnetismo

Métodos de Ensino

A metodologia de ensino compreende aulas teóricas e teórico-práticas. Nas aulas teóricas são expostos oralmente os conceitos correspondentes ao conteúdo programático, sempre que possível, consolidados com um exemplo de aplicação. Nas aulas de teórico-práticas é feita a resolução de exercícios de aplicação dos conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas.

Resultados de Aprendizagem

Adquirir os conhecimentos fundamentais sobre oscilações, desde o oscilador ideal e o movimento harmónico simples (MHS), até ao oscilador real, nomeadamente descrevendo o efeito do atrito e da ação de forças externas, isto é, as oscilações amortecidas e forçadas.
Conhecer e saber aplicar as ferramentas usadas para facilitar a análise da sobreposição de MHS.
Dominar os conceitos inerentes aos fenómenos ondulatórios, de modo a permitir identificar as suas várias origens e caracterizar as ondas progressivas vs ondas estacionárias, bem como compreender a propagação das ondas sonoras, o significado do efeito de Doppler e as noções mais fundamentais relacionadas com a origem dos ultrasons e das suas aplicações na área médica.
Apreender os fundamentos da ótica geométrica e ondulatória, com ênfase nos conceitos tecnicamente e clinicamente mais relevantes.
Proporcionar aos alunos uma primeira abordagem aos instrumentos óticos e à utilização dos lasers em medicina e às suas principais aplicações.

Programa

1. Oscilações. Movimento harmónico simples. Sobreposição de dois de movimentos harmónico simples. Oscilações amortecidas. Oscilações forçadas: ressonância
2. Ondas. Ondas transversais e longitudinais. Ondas progressivas e sobreposição de ondas. Ondas estacionárias. Modos normais de vibração. Som. Efeito de Doppler. Ultrassons
3. Ótica geométrica. Natureza da luz. Absorção, reflexão e refração da luz. Propagação da luz: raio ótico, principio da reversibilidade, imagens reais e virtuais. Espelhos e Dioptros. Lentes delgadas e grupos de lentes. Aberrações em espelhos e lentes e sua correcção
4. Instrumentos óticos. Fibras óticas. Câmara fotográfica. Olho humano e correcção dos defeitos de visão. Lupa, microscópio e telescópio
5. Ótica ondulatória. Polarização: leis de Malus e de Brewster. Interferência: de duas fontes coerentes e em filmes finos. Difração: Principio de Huygens, Difracção de Fresnel e de Fraunhofer e critério de Rayleigh. Holografia. LASERs e aplicações biomédicas

Docente(s) responsável(eis)

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

– Bueche, F. J., Hecht, E. (2001), Física, McGraw Hill Portugal, 9ª Edição
– Tipler, P. A. (2000), Física para cientistas e engenheiros, LTC-Livros Técnicos e Científicos Editora, 4ªEdição
– Sears, F., Zemansky M. W.,. Young, H. D. (1984), Física, LTC-Livros Técnicos e Científicos Editora, 2ª Edição
– Serway, R. A. (1996), Física, LTC-Livros Técnicos e Científicos Editora, 3ª Edição
– Pedroso de Lima, J. J. (2005), Biofísica Médica, Imprensa da Universidade de Coimbra
– Costa, M. M. R. R., de Almeida, M. J. B. M. (1993). Fundamentos de Física. Coimbra: Almedina.
– Hecht, E. (1991). Óptica. Lisboa: Função Calouste Gulbenkian.
– Young, H. D., Freedman, R. A. (1996). University Physics, 9th edition. Reading: Addison-Wesley.
– Niemz, M. H. (2007). Laser-tissue interactions: fundamentals and applications, 3rd edition. Berlin: Springer.