Índice. 1. Uma visão histórica. 2. Óptica de raios. 3. Ondas eletromagnéticas

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Marcela Figueira Morais
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1 Índice i 1. Uma visão histórica 1.1 Considerações preliminares Desenvolvimentos iniciais Óptica ondulatória versus corpuscular Ressurgimento da teoria ondulatória Ondas eletromagnéticas e luz A relatividade restrita A óptica quântica...13 Bibliografia Óptica de raios 2.1 Introdução Propagação de luz em meios homogêneos Propagação de luz em meios não homogêneos A lei de Snell generalizada O princípio de Fermat A equação dos raios A função eikonal Analogia entre a mecânica clássica e a óptica geométrica Obtenção da equação de Schrödinger O potencial óptico...38 Bibliografia...41 Problemas Ondas eletromagnéticas 3.1 Introdução ao conceito de ondas Ondas eletromagnéticas Ondas harmônicas unidimensionais Ondas planas e esféricas...50

2 ii 3.5 Ondas gaussianas Propagação do feixe gaussiano Formulação matricial da óptica geométrica Vetor de Poynting. Intensidade...62 Bibliografia Problemas A fase da onda eletromagnética 4.1 Velocidades de fase e de grupo. Dispersão Efeito Doppler. Aplicações astronômicas Alargamento de linhas espectrais Óptica relativística Modulação eletro-óptica de freqüência Auto-modulação de fase...82 Bibliografia...84 Problemas Polarização das ondas eletromagnéticas 5.1 Polarização linear Polarização elíptica Polarização circular Lâminas de quarto de onda e meia onda Obtenção de luz linearmente polarizada Equações de Fresnel Polarização por reflexão total interna Matrizes de Jones Atividade óptica Efeito Faraday Isoladores ópticos Efeito Pockels Efeitos Kerr e Cotton-Mouton Chaveamento eletro-óptico Bibliografia Problemas...119

3 iii 6. Interferência 6.1 Princípio da superposição Interferência por divisão da frente de onda Interferência por divisão de amplitudes Interferômetro de Fabry -Pérot Analisador de espectro óptico Teoria de películas Bibliografia Problemas Coerência 7.1 Introdução Coerência temporal Resolução espectral de um trem de ondas finito Coerência espacial Medidas de diâmetros de estrelas Bibliografia Problemas Difração 8.1 Princípio de Huygens Fórmula de Fresnel- Kirchhoff Princípio de Babinet Difração de Fraunhofer Difração por uma abertura circular Rede de difração Padrões de difração de Fresnel Óptica de Fourier Microscopia por contraste de fase Holografia Bibliografia Problemas...191

4 iv 9. Interação luz-matéria: tratamento clássico 9.1 Modelo do oscilador harmônico Dispersão cromática do índice de refração Absorção Espalhamento Forças radiativas sobre átomos neutros Bibliografia Problemas Interação luz-matéria: tratamento semi-clássico 10.1 Introdução Emissões espontânea e estimulada A susceptibilidade atômica Os coeficientes A e B de Einstein O coeficiente de ganho Alargamentos homogêneo e não homogêneo Saturação de ganho em meios com alargamentos homogêneo e não homogêneo Espectroscopia de saturação Bibliografia Problemas Cavidades ópticas 11.1 Introdução Álgebra de cavidades ópticas Freqüências de ressonância Perdas em cavidades ópticas Bibliografia Problemas Ação laser 12.1 Condição de limiar Freqüências de oscilação Potência de saída do laser...246

5 12.4 Considerações finais Bibliografia Problemas v 13. Regimes de operação de um laser 13.1 Introdução Regimes multimodos e monomodo Regime de modos travados Obtenção do regime de modos travados Q-switching Bibliografia Problemas Óptica de cristais 14.1 Propagação de luz em meios anisotrópicos Elipsóide de índices Propagação de uma onda plana num meio anisotrópico Superfície normal Bibliografia Problemas Guiamento da luz 15.1 Guias de ondas metálicos Guias de ondas dielétricos Bibliografia Problemas Óptica não linear 16.1 Introdução Modelo do oscilador não harmônico Aproximação da variação lenta da amplitude Geração de soma de freqüências Bibliografia Problemas...306

6 vi 16. Demonstrações 16.1 Óptica geométrica Ondas eletromagnéticas Polarização das ondas eletromagnéticas Interferência Bibliografia...323

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