Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
---|---|---|---|
2500097 Física | OT | 4 | 1 |
Aquesta assignatura no té prerequisits però s'aconsella que l'estudiant hagi cursat les assignatures d'Òptica i Laboratori d'Òptica.
És també aconsellable que l'estudiant repassi els conceptes generals d'electromagnetisme i de matemàtiques que hagi après en aquestes assignatures en els cursos anteriors.
I - Fonaments.
1.- Anàlisi de Fourier en dues dimensions. Sistemes lineals i invariants.
2.- Teoria escalar de la difracció. Teorema de Kirchhoff.
3.- Difracció per una obertura rectangular. Difracció per una obertura circular. Difracció per una xarxa.
II - Formació d'imatge.
4.- Anàlisi de sistemes formadors d'imatge.
5.- Il·luminació incoherent. Funció de transferència.
6.- Il·luminació coherent.
III - Processament Òptic de la imatge.
7.- Processament òptic coherent.
8.- Filtrat espacial: Filtres complexos. Reconeixements d'imatges, millora de la imatge.
IV - Holografia.
9.- Fonaments, registre, reconstrucció.
10.- Relacions entre objecte i imatge.
11.- Holografia de volum. Hologrames per reflexió. Holografia en color. Holografia d'arc de Sant Martí.
12.- Interferometria hologràfica: per doble exposició, en temps real i d'objectes vibrants.
13.- Altres aplicacions.
PRÀCTIQUES DE LABORATORI:
1.- Difracció de Fraunhofer.
2.- Filtrat de freqüències espacials.
3.- Holografia.
4.- Pràctiques en MATLAB
A causa de la situació especial per la pandèmia, aquest curs no es podran realitzar les pràctiques de laboratori 1 (difracció) i 2 (processat d'imatge). En el seu lloc, aprofundirem en la simulació numèrica d'aquests fenòmens desenvolupant dos applets en matlab
Classes teòriques:
El professor imparteix els coneixements bàsics de l'assignatura, procurant que quedin clars els conceptes així com la formulació matemàtica dels mateixos. Encara que l'alumne aparentment no tingui una participació molt activa en aquest tipus de docència, cal promoure al màxim la seva contribució afavorint l'expressió de les seves idees i dubtes, tant a la mateixa classe com fora de l'aula.
Les classes teòriques són així mateix el fonament teòric que permet a l'alumne realitzar les pràctiques experimentals.
Pràctiques de laboratori
Les pràctiques de laboratori són molt importants ja que permeten aplicar els coneixements teòrics al món físic real i comprendre millor la base teòrica de la matèria. D'altra banda, els alumnes adquireixen habilitats en la realització de treballs experimentals, utilització de material de laboratori i processat de resultats experimentals. En el cas d'aquesta matèria, els alumnes aprendran a capturar imatges amb càmeres CCD i convertidors analògic-digitals, emmagatzemar i processar aquestes dades. També s'utilitzaran diversos elements molt usuals en els laboratoris d'òptica, com ara lents, miralls, fonts de llum (làser, etc.). Així mateix utilitzaran el laboratori de fotografia per revelar els hologrames.
En resum, aquestes pràctiques permetran a l'estudiant adquirir destreses en metodologia experimental i aprendre tècniques que li seran útils en la seva futura vida professional.
Com s'ha comentat en els continguts, aquest curs no es podran realitzar les pràctiques de laboratori 1 (difracció) i 2 (processament digital d'imatges). En el seu lloc els estudiants desenvoluparan dos applets de simulació que implementin els conceptes desenvolupats en aquestes pràctiques.
Simulacions numèriques per ordinador
En aquestes pràctiques es realitzaran les simulacions numèriques dels conceptes desenvolupats en teoria i dels fenòmens visualitzats en les pràctiques delaboratorio. Com a programa informàtic s'utilitzarà MATLAB, per la seva semblança amb el llenguatge C après en una altra assignatura, i la seva fàcil utilització per a visualitzar imatges.
Així doncs, aquestes pràctiques compleixen diverses finalitats:
D'una banda la consolidació dels conceptes apresos en teoria, en poder programar les equacions estudiades canviant els paràmetres pertinents i visualitzar els resultats en forma d'imatges
D'altra banda s'aprèn a programar en un llenguatge versàtil i a implementar mètodes de processat digital d'imatges. D'aquesta manera es poden veure les analogies entre el processat òptic i el processament digital de senyals.
Durant les sessions a les aules d'ordinadors els estudiants aniran realitzant els exercicis proposats pel professor i que prèviament se'ls ha lliurat en uns guions. D'aquesta manera aniran adquirint els coneixements per poder realitzar els exercicis d'avaluació.
Aquest curs reforçarem aquesta part. A més de les sessions a les aules informàtiques, durant les classes presencials implementarem els diferents continguts del curs. Aprendrem a realitzar applets en Matlab i finalment, els estudiants desenvoluparan dos applets que simulen aquestes pràctiques de laboratori: difracció i processament d'imatges
Per a l'avaluació dels estudiants lliuraran els programes i un breu informe presentant els resultats obtinguts en cada un dels exercicis d'avaluació proposats.
Elaboració d'informes i qüestionaris de laboratori
Els alumnes reben uns guions que els serviran de guia per a realitzar les pràctiques experimentals. Les pràctiques es realitzen en grups de 2 o 3 alumnes supervisats per un professor de laboratori. En finalitzar les pràctiques emplenen un qüestionari de forma individual sobre alguns conceptes bàsics que han après en el seu treball experimental.D'altra banda, elaboren en grup un informe molt detallat d'una de les pràctiques de laboratori. Finalment, per a l'avaluació de l'informe es complementa l'informe amb una presentacióny discussió oral breu dels resultats més rellevants davant el grup de professors de laboratori.
Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|
Tipus: Dirigides | |||
Pràctiques de Laboratori | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 14, 15, 18, 21, 22, 23 |
Pràctiques de Simulació Numèrica | 6 | 0,24 | 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 |
classes teòriques | 30 | 1,2 | 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 22, 23 |
Tipus: Autònomes | |||
Elaboració d'informes i programes de les pràctiques de simulació numèrica | 16 | 0,64 | 1, 2, 3, 4, 5, 13, 14, 15, 17, 19, 20, 22, 23 |
Elaboració d'informes i qüestionaris de laboratori | 22 | 0,88 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23 |
Lectura i estudi de teoria | 39 | 1,56 | 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 23 |
Resolució de problemes proposats | 18 | 0,72 | 1, 2, 4, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 23 |
L'avaluació de l'assignatura es durà a terme mitjançant les següents ponderacions:
Examen final (prova escrita): 50%
Simulacions numèriques per ordinador: 20%
o Lliurament de programes
o Breu informe presentant els resultats obtinguts en cada un dels exercicis d'avaluació proposats
Pràctiques de laboratori:
o Qüestionaris (holografia): 3%
o Applets: 7%
o Informe de la pràctica (holografia o applets): 12.5%
o Presentació i discussió oral de l'informe: 7.5%
Avaluació mitjançant prova escrita:
S'avaluaran els coneixements adquirits per l'alumne a partir de les classes teòriques i de les pràctiques realitzades al laboratori. Per a això es formularan qüestions de caràcter teòric i també qüestions relacionades amb les pràctiques de laboratori. Els alumnes podran portar un breu formulari que lliuraran amb l'examen.
Aquesta prova escrita es pot recuperar. Examen de recuperació: per poder optar a l'examen de recuperació dels alumnes s'han d'haver avaluat d'almenys de 2/3 de la nota total.
Avaluació de les pràctiques de laboratori:
L'assistència a les pràctiques de laboratori és obligatòria i hauran de realitzar-se en les dates que s'anunciaran en començar el curs. També és obligatori el lliurament dels qüestionaris i de l'informe de pràctiques. La inassistència no justificada (amb informe mèdic) a les pràctiques impedirà aprovar l'assignatura.
Avaluació deles simulacions numèriques per ordinador:
L'assistència a les sessions de simulacions numèriques per ordinador és obligatòria i hauran de realitzar-se en les dates que s'anunciaran encomençar el curs. També és obligatori el lliurament dels programes i d'un breu informe presentant els resultats obtinguts en cada un dels exercicis d'avaluació proposats. La inassistència no justificada (amb informe mèdic) a aquestes sessions impedirà aprovar l'assignatura.
Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|---|
Examen final (prova escrita) | 50% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 16, 18, 20, 22, 23 |
Pràctiques de laboratori | 30% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 |
Pràctiques de simulació numèrica per ordinador | 20% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23 |
Recuperacion Examen final | 50% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 16, 18, 20, 22, 23 |
- S.H. Lee (editor): Optical Information Processing (Fundamentals), Springer-Verlag, Berlín 1981.
- D. Casasent (editor): Optical Data Processing (Aplications), Springer-Verlag, Berlín 1978.
- A. Marechal et M. Françon: Diffraction. Structure des Images. Rev d’Òptique 1960 ( y en Masson et cie.)
- J.W. Goodman: Introduction to Fourier Optics. Mc Graw – Hill, 1968. 2ª Edición ampliada, 1997, 3rd edition Roberts and Company Publishers 2005.
- W.T. Cathey: Optical Information Processing and Holography. Krieger Publishers, Melbourne (USA).
- J.D. Gaskill: Linear Systems, Fourier Transforms and Optics. John Wiley, New York, 1978.
- A. Vanderlugt: Optical Signal Processing. John Wiley, New York, 1992.
- M. Françon: Holografía. Paraninfo, 1977
- R.J. Collier, C.B. Burckhardt y L.H. Lin: Optical Holography. Academic Press, New York, 1971.
- B. Javidi y J. Horner: Real-time Optical Information Processing, Academic Press, 1994.
- P. Hariharan: Optical Holography. Cambridge University Press. 1984.
- P. Hariharan: Optical Interferometry. Academic Press. 1985.
- Mº Luisa Calvo (Coordinadora): Óptica avanzada. Ariel, 2002 (Capítulo 4, Procesado óptico de la información, por J. Campos y M.J. Yzuel y Apéndice B, Propiedades de la Transformada de Fourier, por J. Campos y M.J. Yzuel).
Llibres Generals:
- M.Born y E. Wolf: Principles of Optics, Pergamon Press (1964)
- J.Casas: Óptica. Librería Genera, Zaragoza (1995)