Física. Asignaturas obligatorias

APÉNDICE 1. TEMARIO OFICIAL DEL LABORATORIO DE ÓPTICA
Reproducido de:
http://www.fciencias.unam.mx/Docencia/Licenciatura/Fisica/Proyecto_Plan/OBLIGATORIAS/LabOptica.htm
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Física. Asignaturas obligatorias
LABORATORIO DE ÓPTICA
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CLAVE: MODALIDAD: Laboratorio
QUINTO SEMESTRE CARÁCTER: Obligatorio
CRÉDITOS: 6
REQUISITOS: Los de óptica
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HORAS POR CLASE PRÁCTICAS: 3
HORAS POR SEMANA
PRÁCTICAS: 6
HORAS POR SEMESTRE
PRÁCTICAS: 96
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Objetivos
Desarrollo de la capacidad de investigación del estudiante, en óptica.
Aprendizaje de los conceptos fundamentales del curso teórico
correspondiente, mediante experimentos de óptica geométrica,
polarización, interferencia, difracción, láseres y optoelectrónica.
Conocimiento de los principios físicos del funcionamiento y manejo del
equipo con que cuenta el Laboratorio de Optica.
Manejo de datos experimentales (errores, aproximaciones, gráficas, ajuste de
curvas, etc.).
Metodología de la enseñanza
El estudiante resolverá problemas experimentales de óptica, que serán
escogidos por él con la asesoría del profesor del curso de
laboratorio.
Para realizar el paso anterior el estudiante habrá aprendido con
anterioridad el manejo del equipo existente en el laboratorio,
relacionado con el experimento, y dominará los conceptos básicos
requeridos.
El estudiante será asesorado por el profesor en los conceptos y
métodos necesarios para el manejo de los datos experimentales.
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES
El profesor invertirá 9 horas en el tema de este capítulo, con el
objeto de que el alumno redondeé su preparación y reafirme su
habilidad en el manejo de datos en el laboratorio, que ha estudiado en
los laboratorios anteriores.
1. INTRODUCCIÓN AL TRABAJO DEL LABORATORIO
1.5 hrs
Tipos de experimentos. Planeación del experimento. Evaluación y reporte de un
experimento.
Rufino Díaz
Constantes físicas fundamentales.
2. EVALUACIÓN Y PRESENTACIÓN DE LOS ERRORES EXPERIMENTALES
1.5 hrs
Errores estadísticos. Errores sistemáticos. Estimación del error en cantidades
compuestas.
3. ALGUNOS CONCEPTOS DE ESTADÍSTICA
3 hrs
Frecuencia de distribución.
Media, curva de frecuencia, medidas de dispersión, desviación media, variancia,
desviación estándar, error probable. Teorema del límite central
Distribuciones de frecuencia: binomial, de Poisson, normal. Relación entre las
distribuciones normal y binomial.
Ajuste a una curva normal.
Otras frecuencias de distribución.
El método de mínimos cuadrados.
Ajuste de curvas. Regresión lineal. Exactitud de los coeficientes. Precisión
global
del experimento.
4. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)
3 hrs
Las tres clases de unidades del SI y prefijos del SI.
Unidades fuera del SI.
Reglas de escritura y estilo en el uso de unidades del SI.
Reglas y convenciones de estilo para expresar los valores de cantidades.
Otras cantidades y sus unidades.
Definición de las unidades básicas del SI, del radián y del steradián.
Factores de conversión entre varios sistemas de unidades.
La selección de los problemas a resolver tomará en cuenta la capacidad
de realización de experimentos del laboratorio (ver Temario, abajo).
Evaluación del curso
Mediante los reportes escritos de los experimentos realizados, en los
que se calificará también su originalidad.
Temario
El Temario siguiente se refiere a las prácticas experimentales que se
pueden realizar y al equipo de medición que se puede diseñar y
construir en el Laboratorio de Optica de la Facultad de Ciencias.
Esta lista es tentativa, en la medida en que nuevo equipo se incorpora
contínuamente al laboratorio.
ÓPTICA GEOMÉTRICA
Medición del índice de refracción por el método de profundidad aparente.
Medición del índice de refracción por el método de Pfund.
Dispersión de luz por un prisma y espectrometría.
Formación de imágenes por lentes delgadas: lupa, microscopio y telescopio.
Estudio cuantitativo de la aberración esférica en lentes delgadas.
La prueba de la navaja en espejos parabólicos y el efecto Schlieren.
Caracterización paramétrica de lentes con índice de refracción gradual.
POLARIZACIÓN
Las ecuaciones de Fresnel para la polarización de la luz.
Efectos de diferentes materiales sobre la polarización de la luz
(retardadores de fase de media onda y de un cuarto de onda, actividad
óptica, etc.).
Ley de Malus con dos y tres polarizadores.
Medición del Angulo de Brewster.
Parámetros de Stokes en luz parcialmente polarizada.
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Apéndice 1. Temario oficial de Laboratorio de Óptica
Laboratorio de Óptica
INTERFERENCIA
El experimento de interferencia de Young.
El doble prisma de Fresnel.
El espejo doble de Fresnel.
El interferómetro de Michelson. Franjas de interferencia de Haidinger y franjas
hiperboloides.
Interferometría de haces múltiples. El interferómetro de Fabry-Perot.
Fases de Berry en interferometría Mach-Zehnder
DIFRACCIÓN
Difracción de Fraunhofer por: a) una abertura circular, b) rendijas múltiples.
Espectrometría por rejilla de difracción.
Difracción de rayo láser. Patrones moteados en superficies rugosas.
Espectroscopía de Fourier. Interferometría de dos haces aplicada al análisis
espectral.
Filtraje espacial.
Holografía.
LÁSERES Y OTROS TEMAS
Fotografía.
Cavidades ópticas.
Modos transversales en un resonador óptico.
Medición de la potencia de salida vs. la corriente de descarga en láseres He-Ne.
Ganancia óptica de un láser He-Ne vs. la corriente de descarga.
Medición de la ganancia de un láser He-Ne por pérdidas variables en la cavidad.
Características de un diodo emisor de luz.
Características de un diodo láser.
Perfil del haz de un diodo láser.
Apertura numérica de fibras ópticas.
Atenuación en fibras ópticas.
Equipo
El estudiante manejará y entenderá el funcionamiento de los siguientes
dispositivos, existentes en el Laboratorio de Optica: microscopio
viajero, espectroscopio, lentes, aberturas y diafragmas, lámpara
colimadora, fotómetros, diversas fuentes luminosas (lámparas
incandescentes de luz blanca, lámparas de arco puntual, lámparas
espectrales (líneas atómicas por descarga en gases), fuentes de luz
láser (láseres de gas He-Ne, láseres de diodo), prismas y planos
ópticos, lámina Polaroid, prisma de Nicol, láminas de media y un
cuarto de onda, rotores de precisión, rendija doble de Young, espejo
doble y prisma doble de Fresnel, interferómetros de Michelson y de
Fabry-Perot, microscopios, láseres.
Bibliografía básica
Palmer, H., 1987, Experiments in optics, Hopkins University Press, USA.
Baird, D.C., 1995, Experimentation: an introduction to measurement theory and
experiment design,
Prentice-Hall, USA.
Topping, J., 1972, Errors of observation and their treatment, Chapman and Hall,
London, GB.
Jenkins, F.A., White, H.E., 1976, Fundamentals of optics, 4 th
edition, McGraw-Hill Book Co., N.Y., USA.
Hecht, E., Zajac, A., 1974, Optica, Addison-Wesley Iberoamericana, México.
Bibliografía complementaria
Crawford, F.S. Jr., 1968, Waves, McGraw-Hill Book Co., N.Y., USA.
Born, M., Wolf, E., 1993, Principles of optics, 6 th edition, Pergamon Press,
Oxford, GB.
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Rufino Díaz
Driscoll, W.G., Vaughan, W., 1978, Handbook of optics, McGraw-Hill Book Co.,
N.Y., USA.
Smith, W.J., 1966, Modern optical engineering. The design of optical systems,
McGraw-Hill Book Co.,
N.Y., USA.
Záidel, A.N., Ostrovskaya, G.V., Ostrovski, Y.I., 1979, Técnica y
práctica de espectroscopía, Editorial
MIR, Moscú.
Bibliografía actualizada sobre análisis e interpretación de datos experimentales
(Recopilación del doctor Javier Miranda, del Instituto de Física de la UNAM)
Preston, D.W., Dietz, E.R., 1991, Art of experimental physics, ed. John Wiley &
Sons, USA.
Dunlap, R.A., 1988, Experimental physics, Oxford University Press, GB.
Staudenmaier, H.M., 1995, Physics experiments using PCs: A guide for instructors
and students, ed.
Springer Verlag, Alemania.
Lyons, L., 1992, A practical guide to data analysis for physical science
students, ed. Cambridge
University Press, GB.
Cooke, C., 1996, An introduction to experimental physics, ed. Taylor & Francis,
USA.
Baird, D.C., 1995, An introduction to measurement theory and experiment design,
3a edición, ed.
Prentice Hall, USA.
Bevington, P.R., Robinson, D.K., 1992, Data reduction and error analysis for the
physical sciences
(book and disc), 2a edición, ed. McGraw Hill, USA.
Taylor, J.R., 1997, An introduction to error analysis: The study of
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Campbell, P.D.Q., 1995, An introduction to measurement and calibration ed.
Industrial Pr., USA.
Bentley, J.P., 1995, Principles of measurement systems, 3a edición, ed. Longman
Publishing Group,
GB.
Publicaciones de la Organisation Internationale de Métrologie Légale:
-V2, 1993, International vocabulary of basic and general terms in metrology
(bilingüe francésinglés).
-P15, 1989, Guide to calibration.
-P17, 1995, Guide to the expression of uncertainty in measurement.
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