ASIGNATURA: Ondas: Acústica y Óptica Aplicada

Ondas: Acústica y Óptica Aplicada. Curso 2009/2010
Prof. Dr. Antonio J. Barbero
ASIGNATURA: Ondas: Acústica y Óptica Aplicada.
Optativa para alumnos ITI Eléctricos. Libre Configuración para todos los alumnos.
Código Asignatura
Nombre Asignatura
Duración
Nº de horas semanales
Tipo Asignatura
Créditos
20154 (Ingeniería Técnica Eléctrica)
Ondas: Acústica y Óptica Aplicada
15 semanas (primer semestre)
4
Optativa Primer Ciclo
Actual = 6. ECTS = 5
Descripción
Objetivos
El objetivo general de la asignatura es la aplicación del modelo
ondulatorio a diferentes sistemas físicos de interés en ingeniería.
Hay dos partes en la asignatura: 1) Óptica geométrica y sobre todo
óptica física, con énfasis en los fenómenos de difracción e
interferencia. 2) Acústica, incluyendo fundamentos y algunas
aplicaciones.
Además se pretende formar estudiantes capaces de realizar
medidas experimentales, analizar los resultados y discutirlos. Los
experimentos de laboratorio son la mejor forma de alcanzar dicho
objetivo, y por consiguiente las prácticas son una parte
imprescindible de la asignatura.
Por último, es propósito de la asignatura habituar a los alumnos al
empleo de programas de tratamiento de datos que les faciliten el
análisis de los resultados de las medidas experimentales.
Contenido
Bibliografía
Ondas mecánicas y electromagnéticas. Óptica y Acústica.
Hecth E. Óptica. Addison Wesley Iberoamericana (1999).
Tipler P.A. Física. Tomo II. Reverté (1999).
Fishbane P.M. et al. Física para Ciencias e Ingeniería. PrenticeHall (1994).
Harris C.M. (Editor). Manual de Medidas Acústicas y Control del
Ruido. McGraw-Hill 3a edition (1998)
Recuero M. Ingenieria Acústica. Paraninfo (2000).
Profesor
Método Enseñanza
Dr. Antonio J. Barbero García (antonio.barbero@uclm.es)
Lecciones de teoría y problemas en el aula, prácticas de
laboratorio (al menos durante la mitad del tiempo disponible),
y materiales del curso en la red de la universidad a disposición
de los estudiantes matriculados (presentación de lecciones,
hojas de problemas y cuestiones, preguntas de respuesta
múltiple).
La evaluación de la asignatura concederá un 50% de peso
relativo a las prácticas de laboratorio, un 35% a exámenes
realizados durante el curso y un 15% al trabajo personal
(trabajos asignados sobre temas propuestos en clase y
discusiones sobre los mismos, y resolución de problemas).
Método de Evaluación
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Ondas: Acústica y Óptica Aplicada. Curso 2009/2010
Prof. Dr. Antonio J. Barbero
TEMARIO DE LA ASIGNATURA
ONDAS: ACÚSTICA Y ÓPTICA APLICADA.
Departamento de Física Aplicada. Optativa 6 créditos. 1º cuatrimestre.
Profesor: Dr. Antonio J. Barbero García (antonio.barbero@uclm.es)
1.
Movimiento Ondulatorio
1.1 Introducción. Ondas longitudinales y transversales.
1.2 Ondas viajeras. Ecuación de ondas.
1.3 Energía y potencia en el movimiento ondulatorio. Intensidad de una
onda.
1.4 Ondas planas y ondas esféricas. Representación compleja.
1.5 Concepto de interferencia. Suma de ondas de igual frecuencia
1.6 Ondas estacionarias.
1.7 Ondas mecánicas. El sonido.
1.8 Ondas electromagnéticas. La luz.
1.9 Polarización plana. Ley de Malus.
1.10 Efecto Doppler.
2
Propagación de la luz
2.1 Rayos de luz, camino óptico e índice de refracción.
2.2 Principio de Huygens y principio de Fermat.
2.3 Leyes de la reflexión y la refracción.
2.4 Reflexión total. Aplicación: fibras ópticas.
2.5 Propagación de la luz en una interfase. Ecuaciones de Fresnel.
2.6 Polarización por reflexión. Ángulo de Brewster.
2.7 Aspectos conocidos de la interacción de la luz y la materia
3
Óptica Geométrica
3.1 Sistemas ópticos. Aproximación paraxial.
3.2 Formación de imágenes en espejos.
3.3 Refracción en superficies esféricas.
3.4 Lentes delgadas.
3.5 Instrumentos ópticos.
3.6 Aberraciones en la formación de imágenes.
4
Interferencias
4.1 Patrón de interferencia de dos rendijas. Experimento de Young.
4.2 Reflexión de pulsos de ondas.
4.3 Interferencias por reflexión.
4.4 Diagrama de interferencia de tres o más focos igualmente espaciados.
4.5 Interferómetro de Michelson.
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Difracción
5.1 Patrón de difracción de una rendija.
5.2 Patrón de difracción de dos rendijas.
5.3 Redes de difracción.
5.4 Resolución de los instrumentos ópticos.
5.5 Aplicaciones a la ciencia de materiales: difracción de rayos X.
6
El Láser y sus aplicaciones
6.1 Fundamento y características de la luz láser.
6.2 Láser de helio-neon.
6.3 Láseres de potencia.
6.4 Aplicación del láser a la holografía.
6.5 Otras aplicaciones.
7
El sonido
7.1 Propagación de ondas longitudinales.
7.2 Ondas longitudinales estacionarias.
7.3 Sistemas vibrantes y fuentes del sonido. Características del sonido.
7.5 Energía e intensidad de las ondas sonoras. Nivel de intensidad.
7.6 El oído humano.
7.7 Ultrasonidos y localización por el eco.
7.8 Aplicaciones de los ultrasonidos.
8
Propagación y atenuación del sonido
8.1 Propagación al aire libre y su atenuación
8.2 Efecto del viento y de la temperatura
8.3 Inserción de barreras
8.4 Ruidos. Ruido del tráfico.
8.5 Propagación en espacios cerrados. Reflexión y absorción de ondas
sonoras.
8.6 Reverberación.
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Medidas Acústicas
9.1 Instrumentos de medida acústica.
9.2 Ponderación de frecuencia
9.3 Técnicas de medida del ruido
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PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
1. Superposición de movimientos armónicos. Figuras de Lissajous.
2. Reflexión y refracción. Medida de índices de refracción.
3. Distancia focal de una lente.
4. Medida del índice de refracción de un prisma.
5. Ley de Malus.
6. Ecuaciones de Fresnel.
7. Calibrado de una LDR.
8. Interferencias de un haz coherente. Experimento de Young.
9. Difracción de la luz.
10. Interferencias y difracción.
11. Difracción de microondas.
12. Interferómetro de Michelson.
13. Espectroscopía.
14. Difracción de electrones.
15. Ondas estacionarias.
16. Velocidad del sonido.
17. Medidas de niveles de ruido.
BIBLIOGRAFIA
Hecth E. Óptica. Addison Wesley Iberoamericana (1999).
Tipler P.A. Física. Tomo II. Reverté (1999).
Fishbane P.M. et al. Física para Ciencias e Ingenirería. Prentice-Hall (1994).
Harris C.M. (Editor). Manual de Medidas Acústicas y Control del Ruido. McGrawHill 3a edition (1998)
Recuero M. Ingenieria Acústica. Paraninfo (2000).
EVALUACION
La evaluación de la asignatura concederá un 50% de peso relativo a las prácticas de
laboratorio, un 35% a los diferentes exámenes realizados durante el curso y un 15%
al trabajo personal (trabajos asignados sobre temas propuestos en clase y
discusiones sobre los mismos, y resolución de problemas).
En los exámenes de la asignatura se permite que los estudiantes consulten material
bibliográfico y/o apuntes.
NOTA SOBRE EL NIVEL DE MATEMÁTICAS DE ESTE CURSO
El tratamiento riguroso de varias partes del temario de esta asignatura requiere el uso de
variable compleja para fundamentar los conceptos. Sin embargo, en los exámenes no se
exigirán deducciones teóricas complicadas, sino únicamente aplicaciones y su relación
con las medidas obtenidas en el laboratorio.
MATERIAL DE LA ASIGNATURA
El material de la asignatura (temas, problemas y prácticas de laboratorio y material
vario) está disponible en la web http://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/uclm3.htm
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