En la asignatura de Electromagnetismo y Óptica se pretende sentar las bases de los fundamentos físicos de la radiación electromagnética, su interacción con la materia, haciendo especial énfasis en la parte visible del espectro electromagnético,  y sus aplicaciones más elementales, tanto en circuitos electrónicos como en sistemas ópticos, puesto que son la base de muchos de los instrumentos y técnicas que un físico médico utilizará en el desarrollo de su actividad profesional, sin llegar al grado de profundidad que necesitaría un profesional de la Física.

La asignatura se divide en dos partes, una dedicada al Electromagnetismo y otra a la Óptica. En ambas partes se hace una presentación teórica, que va acompañada de la resolución de una colección de problemas propuestos. Ambas partes tienen el mismo peso en el conjunto de la asignatura.

Su estudio se recomienda especialmente a todos aquellos que accedan al postgrado desde perfiles que no sean científico-tecnológicos.

Esta asignatura forma parte del grupo de asignaturas de nivelación para médicos y para otros profesionales con perfiles de entrada al postgrado diferentes del de Ciencias o del de Ingeniería.

Se pretende que el alumno cuyos conocimientos de partida no sean científico-tecnológicos adquiera conocimientos suficientes de Elec­tro­mag­ne­tis­mo, de Teoría de Circuitos y de Óptica, para enfrentarse a otras asignaturas sobre Electrónica e Instrumentación del postgrado.

Asimismo, se proporcionará información básica de la interacción de campos y ondas con la materia viva, de los mecanismos físicos de la visión y del color, y del láser.

Para abordar la asignatura con garantías de éxito son precisos conocimientos básicos de Matemáticas y de Física adquiridos en el bachillerato científico-técnico.

En la relación siguiente concretamos estas exigencias mínimas:

De Matemáticas:

• Álgebra vectorial: suma de vectores, producto escalar y vectorial...
• Funciones trigonométricas.
• Concepto de derivada y manejo de derivadas sencillas como, por ejemplo, de funciones polinómicas y trigonométricas
• Concepto de integral e integración de funciones inmediatas, integral definida...
• Cálculo vectorial integral y diferencial: integral de línea y gradiente.
• Álgebra de números complejos.

De Física:

• Unidades del Sistema Internacional (SI). Cambio de unidades y empleo de notación científica.
• Conceptos de Cinemática: velocidad, aceleración, fuerza centrípeta…
• Conceptos de Dinámica: fuerza, leyes de Newton, momento lineal y momento angular, energía cinética y energía potencial…
• Conceptos de Termodinámica: calor, temperatura, calor específico…

Otros conocimientos previos de apoyo, muy útiles, aunque no estrictamente necesarios, son:

• En Matemáticas: resolución de ecuaciones diferenciales lineales de primer grado.
• En Física: conocimientos previos de los temas concretos de la asignatura.

Los alumnos podrán ponerse en contacto con el profesor por medio del curso virtual.

También podrán contactar a los profesores por teléfono o en el despacho 0.23 de la Facultad de Ciencias, Avda. Esparta s/n, 28232 - Las Rozas de Madrid, en el siguiente horario:

• JAVIER TAJUELO RODRÍGUEZ: 913986651 - Martes de 12:00 a 13:30 y de 15:30 a 18:00 horas.

• MIKEL SANZ MONASTERIO: 913989028 Martes de 10:00 a 14:00 horas. 

COMPETENCIAS BÁSICAS

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

COMPETENCIAS GENERALES

CG01 - Adquirir la capacidad de comprensión de conocimientos y aplicación en la resolución de problemas

CG02 - Desarrollar capacidad crítica, de evaluación, creativa y de investigación

CG03 - Adquirir capacidad de estudio, de autoaprendizaje, de organización y de decisión

CG04 - Dominar las habilidades y métodos de investigación relacionados con el campo de estudio

CG05 - Adquirir la capacidad de detectar carencias en el estado actual de la ciencia y tecnología

CG06 - Desarrollar la capacidad para proponer soluciones a las carencias detectadas

CG07 - Desarrollar la capacidad para proponer y llevar a cabo experimentos con la metodología adecuada, así como para extraer conclusiones y determinar nuevas líneas de investigación

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE05 - Desarrollar la habilidad y destreza necesarias en la experimentación física para aplicar sus conocimientos físicos, teóricos y prácticos en la física médica

CE06 - Ser capaz de intercambiar información y responder a las necesidades expresadas por profesionales biomédicos, dentro de sus competencias como físico médico

1. Familiarizarse con la nomenclatura de las unidades y magnitudes físicas involucradas en el Electromagnetismo y en la Óptica.
    
2. Entender los principios básicos de la interacción de campos electromagnéticos con la materia.
    
3. Tener la capacidad de evaluar la tasa de decaimiento de los campos con la distancia en función de la extensión de la fuente y de su carácter monopolar, dipolar, etc.
    
4. Diferenciar el concepto de "radiación electromagnética" del de "campos electromagnéticos oscilantes".
    
5. Resolver circuitos sencillos de corriente continua (CC) y de corriente alterna (AC) con resistencias, condensadores e impedancias.
    
6. Adquirir nociones fundamentales de las ondas electromagnéticas (OEM): características, propagación, generación e interacción con la materia.
    
7. Familiarizarse con el espectro electromagnético y sus distintas regiones según la longitud de onda y la frecuencia.
    
8. Conocer los principios básicos de la Óptica y su utilización en la formación de imágenes.
    
9. Conocer el funcionamiento del ojo humano como instrumento óptico. Reconocer sus defectos y aberraciones.
    
10. Entender el funcionamiento de los instrumentos ópticos, especialmente los utilizados en medicina.
     
11. Familiarizarse con los aspectos ondulatorios (interferencias, difracción y polarización) de la luz.
     
12. Discernir los comportamientos de la luz como onda y como corpúsculo.
     
13. Familiarizarse con la nomenclatura de las unidades y magnitudes físicas involucradas en los dispositivos fotométricos y radiométricos.
     
14. Conocer el uso de la radiación no-ionizante en las aplicaciones médicas.
     
15. Entender los aspectos fundamentales del color desde el punto de vista fisiológico.

La metodología de la asignatura está basada en la enseñanza a distancia, con el apoyo de los profesores a través del correo electrónico, los foros del curso virtual, atención telefónica o presencial.

Para el trabajo autónomo y la preparación de esta asignatura los estudiantes disponen de libros de texto básicos adaptados al programa de la materia, así como  de los materiales de apoyo y el uso de los foros atendidos por los profesores de la asignatura.

Los estudiantes matriculados en esta asignatura disponen de:

• Una Guía de estudio con indicaciones de cómo abordar cada uno de los temas del programa, con una introducción, un esquema-guión del tema, los objetivos de aprendizaje, la bibliografía básica de estudio con referencias específicas al libro de texto básico, bibliografía complementaria y ejercicios para cada tema.
• Materiales complementarios, con esquemas y presentaciones de contenidos en algunos de los temas del programa.
• Ejercicios prácticos y actividades.

Todos estos materiales de apoyo se encuentran accesibles en la web en el espacio virtual de esta asignatura en la plataforma Ágora de la UNED.

Del libro Física para Ciencias e Ingeniería, de Serway, Raymond A., y Beichner, Robert J., Tomo II (5ª edición):

• La Parte 4, (Capítulos 23-34) se recomienda para los 5 primeros temas (Electricidad y Magnetismo);
• la Parte 5, Capítulos 35-38 (Luz y Óptica), y la Parte 6, Capítulo 40 (Introducción a la Física Cuántica), se ajustan al contenido de los temas 6 a 10 de la segunda parte de la asignatura (Óptica).

Se proporcionarán como fichero PDF en la plataforma Alf  los cuatro primeros capítulos de los apuntes Física de las Radiaciones dedicados a estudiantes de Ciencias Ambientales. En ellos se aborda con especial énfasis el efecto de los campos y las ondas electromagnéticas (OEM) sobre la materia viva. Los dos primeros capítulos sirven como introducción a los primeros cuatro temas del curso (ver las orientaciones sobre contenidos). El capítulo 3 corresponde enteramente a los contenidos del Tema 5. El capítulo 4, "Campos electromagnéticos y salud", se ofrece como lectura adicional voluntaria, de interés para los alumnos de este postgrado que quieran realizar trabajos voluntarios.

Física para Informática, de López Rodríguez, Victoriano, y Montoya Lirola, M.ª del Mar, es un texto pensado para alumnos del primer curso de la Escuela de Informática, pero cuyo contenido abarca muy bien los cuatro primeros temas del curso. Especialmente, la parte de circuitos se explica con mucha sencillez.

Es aconsejable la lectura de los siguientes capítulos del libro Física Básica, de Fernández-Rañada, Antonio (Editor): del Tomo 1, el capítulo 7 como introducción al Tema 5 sobre ondas; del Tomo 2, el capítulo 14 para el Tema 1, el 15 para los Temas 2 y 4, el 16 para el Tema 3, y los capítulos 17, 18, 19 y 22 para los Temas de Óptica relativos a la luz, la física moderna y el láser.

El libro Óptica Geométrica, de Millán, M.ª Sagrario, Escofet, Jaume, y Pérez, Elisabet, es muy apropiado para profundizar en el estudio de los Temas 6 y 7 y parte del 10.

En el libro Óptica, de Hecht, Eugene, se pueden estudiar todos los Temas de Óptica (6-10) pero, aunque es fenomenológico, su nivel es superior al requerido para esta asignatura.

Se indican otros libros de Física General por los que el estudiante,  si dispone de ellos, puede también prepararse el temario.

Por último, se proporcionará como fichero PDF en el curso virtual un artículo extenso sobre los fundamentos del láser y sus aplicaciones más importantes en diversos campos científicos.

Vídeo (21 min). Nikola Tesla, el hombre que iluminó el mundo, de Juan Peire Arroba. Homenaje a uno de los grandes genios científicos del siglo XX. Fue un personaje muy controvertido y que como otros genios, murió solo y pobre. Desarrolló un actividad científica muy prolífica, llegó a ver realizadas muchas de sus ideas y otras, igual de geniales, pero quizás demasiado adelantadas para su época, están siendo hoy día revisadas y podrían ponerse en práctica a lo largo de este siglo XXI, como por ejemplo, la transmisión inalámbrica de energía.

Vídeo/DVD (45 min.) La luz a través de la Historia: de los efluvios de los griegos a los fotones de Einstein, de Carreras Béjar, Carmen y Yuste Llandres, Manuel (autores), Viejo Montesinos, Raquel (realizadora). Incluye una Guía Didáctica (68 págs.). CEMAV-UNED, 2001 (2ª edición). ISBN: 84-362-4389-7.

Este vídeo muestra cómo desde la antigüedad hasta nuestros días se han confrontado dos concepciones sobre la naturaleza de la luz: las teorías corpuscular y ondulatoria. Ambas concluyen en la actualidad en la concepción cuántica de la dualidad onda-corpúsculo. La utilización de imágenes y experimentos puede facilitar a los alumnos la interpretación de los distintos fenómenos ópticos y conceptos que se estudian en los Temas 6 a 10 dedicados a la Óptica. Estos vídeos pueden visualizarse a través de canaluned en las siguientes direcciones:

La luz a través de la historia I: de los griegos a Newton

La luz a través de la historia II: el siglo de las ondas

La luz a través de la historia III: la dualidad onda-corpúsculo

Se aconseja también la lectura de la guía que acompaña al vídeo, que está disponible en el curso virtual en formato pdf.