DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

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Ano letivo: 2003-2004
Specification sheet
N.B. these sheets are defined only since 2007 (agreement of Bologna).

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
26pt *)

*) N.B.  if there are students who do not speak Portuguese the language is English.

Learning goals
Importância central:

Conhecimentos aprofundados de física (óptica quântica e suas aplicações tecnológicas)
Compreensão teórica dos fenómenos físicos (incluindo a descrição quântica de dispositivos tecnológicos como LASERS, SQUIDs, etc)
Modelação e resolução de problemas específicos da área em questão

Importância secundária:

Capacidade de actualização
Capacidade para procurar e utilizar bibliografia
Estar familiarizado com as fronteiras de investigação


Syllabus

Os postulados da Mecânica Quântica (revisão). Sistemas de partículas idênticas: fermiões e bosões. Estatística de ensembles.
Lasers
Princípio de funcionamento. Coeficientes de Eisntein. Realimentação óptica. Condição limiar, modos e condição de estabilidade. O laser de 4 níveis taxa de bombeamento e densidade de fluxo
O laser de rubi, e o laser He-Ne. Laser de CO2 e de corantes
Lasers semicondutores. Absorção e emissão num semicondutor. O díodo emissor de luz. Amplificação óptica num semicondutor. Lasers de homojunção e de heterojunção. Materiais semicondutores e tecnologias de fabrico de lasers.
Características da luz laser: dirrecionalidade, monocormaticidade, brilho, coerência. Granitado laser.
Q-switching e mode-locking.
Holografia
Processo holográfico. Registo, reconstrução e localização da imagem,
Hologramas de fase. Interferometria holográfica.
Aplicações
Fibras ópticas
Princípio de funcionamento
Fibras com índice em degrau, gradual e monomodo. Atenuação e dispersão cormática.
Sensores de fibra óptica.
Óptica não-linear.
Descrição quântica de alguns processos de óptica não-linear. Aplicações.
Amplificação paramétrica
Supercondutores
Supercondutividade. Descrição fenomenológica. Propriedades termodinâmicas dos supercondutores.
Efeito Meissner. O modelo dos dois fluidos.
Explicação quântica da supercondutividade.
Efeitos quânticos: o efeito Josephson DC e AC.
Interferência quântica e SQUIDS. Aplicações tecconlógicas.
Criptografia e computação quântica (*)
Criptografia clássica e quântica. Princípios básicos.
Distribuição quântica de chave, verificação de identidade e correcção de erros.
Computação quântica: qubits
Portas lógicas quânticas. Implementação de operações sobre qubits.
Descoerência.
Aplicações de computadores quânticos.
Estados entrelaçados e teletransporte.




Prerequisites

Mecânica Quântica e Óptica (a nível de 1º ciclo).



Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence to solve problems;
. Critical thinking;
. Competence in autonomous learning;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence in organization and planning;
. Competence in oral and written communication;
. Competence to communicate with people who are not experts in the field;
. Competence in understanding the language of other specialists;
. Creativity;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures30
laboratory classes30
total of teaching hours60

Assessment
Laboratory or field work20 %
Problem solving20 %
Synthesis work thesis20 %
Exam40 %

Bibliography of reference

Quantum Optics: an introduction, M. Fox, Oxford University Press (2002).
Óptica e Fotónica, Mário Ferreira, Lidel, 2003.
The Feynman Lectures on Physics, Vol III., Adison Wesley (1968)
Semiconductor Device Physics, G. Parker, Prentice Hall (1994)

Teaching method

Alguns dos tópicos serão abordados de forma expositiva, outros serão propostos ao estudante para desenvolvimento autónomo, após uma breve introdução nas aulas.

Será dada particular atenção às inúmeras aplicações tecnológicas da mecânica quântica.

Os alunos deverão consultar bibliografia especializada sobre alguns dos tópicos cobertos pelo programa.



Resources used
Laboratório de Óptica Avançada.