851 物理光學與應用光學 考試大綱

一、考試總體要求與考試要點

1.考試總體要求

要求學生熟練掌握物理光學和應用光學方面的基礎理論、基本概念和基礎知識；并具備運用所學理論解決基本實際光學問題的能力。要求學生能從光的電磁理論出發(fā)，掌握光在傳播過程中所發(fā)生的各種現(xiàn)象的規(guī)律及其應用。

2.考試范圍

考試內(nèi)容包括：光的電磁理論基礎，光的干涉，光的衍射，光在各向異性介質(zhì)中的傳播特性，晶體的感應雙折射，光的吸收、色散和散射，幾何光學基礎，理想光學系統(tǒng)，光學系統(tǒng)像差基礎和光路計算，光學儀器的基本原理。

3.考試要點

（一）光的電磁理論基礎

1.光波的特性：光波場的數(shù)學表示，光波的能量，光波的速度。

2.光波的特性：光波場的時域、空域頻譜。

3.光波的特性：光波場的橫波性、偏振態(tài)及其表示。

4.光波在界面上的反射和折射：反射定律和折射定律，菲涅耳公式。

5.光波在界面上的反射和折射：反射率和透射率，反射和折射的相位、偏振特性，全反射特性。

（二）光的干涉

1.產(chǎn)生干涉的基本條件。

2.雙光束干涉：分波面法雙光束干涉（楊氏雙縫，菲涅耳雙棱鏡，菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡）。

3.雙光束干涉：分振幅法雙光束干涉（平行平板產(chǎn)生的等傾干涉，楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉，牛頓環(huán)）。

4.平行平板的多光束干涉。

5.光學薄膜特性及其處理方法：單層膜，多層膜，多層高反射膜。

6.典型的干涉儀和干涉濾光片的工作原理和應用。

7.光的相干性。

（三）光的衍射

1.光衍射的基本理論：惠更斯-菲涅爾原理，基爾霍夫衍射理論，基爾霍夫衍射公式的近似—菲涅爾近似和夫朗和費近似。

2.夫朗和費衍射：矩形孔衍射，圓孔衍射，單縫衍射，多縫衍射，巴俾涅原理。

3.光學成像系統(tǒng)的分辨本領：瑞利判據(jù)，各種光學成像系統(tǒng)的分辨本領。

4.菲涅耳衍射：圓孔和圓屏的菲涅爾衍射，菲涅耳直邊衍射，菲涅爾波帶分析法，振幅矢量加法。

5.衍射的應用：光柵，波帶片，小孔、細線直徑測量，狹縫測量等。

（四）光在各向異性介質(zhì)中的傳播特性

1.晶體的光學各向異性。

2.理想單色平面光波在晶體中的傳播—光波在晶體中傳播特性的解析法描述：單色平面光波在晶體中的傳播特性，光波在晶體中傳播特性的描述，光在幾類特殊晶體中的傳播規(guī)律。

3.理想單色平面光波在晶體中的傳播—光波在晶體中傳播特性的幾何法描述：折射率橢球、折射率曲面、波矢曲面以及菲涅耳橢球和射線曲面。

4.光波在晶體界面上的反射和折射：雙折射和雙反射；確定光在晶體界面上的反射和折射方向，包括惠更斯作圖法和斯涅耳作圖法。

5.晶體光學元件：偏振棱鏡，偏振片，波片和補償器。

6.晶體的偏光干涉：平行光的偏光干涉和會聚光的偏光干涉。

（五）晶體的感應雙折射

1.電光效應—晶體的線性電光效應：線性電光系數(shù)，幾種晶體的線性電光效應；晶體的二次電光效應的基本概念。

2.晶體的線性電光效應的應用—電光調(diào)制和電光偏轉。

3.聲光效應（喇曼-乃斯衍射、布喇格衍射）及應用

4.晶體的旋光效應和法拉第效應。

（六）光的吸收、色散和散射

1.光與介質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論。

2.光的吸收、光的色散和光的散射。

（七）幾何光學基礎

1.幾何光學的基本概念。

2.基本定律，包括光的直線傳播定律、反射、折射定律和費馬原理等的內(nèi)容和應用。

3.基本光學元件的成像規(guī)律和特點，包括球面反射鏡，折射球面鏡，平面鏡，薄透鏡，折射平面，反射棱鏡等。

(八)理想光學系統(tǒng)

1.理想光學系統(tǒng)及其基點和基面的概念。

2.理想光學系統(tǒng)的作圖法。

3.理想光學系統(tǒng)成像分析及計算，高斯公式，牛頓公式，垂軸放大率、軸向放大率和角放大率。

4.光組基點、基面的確定，包括雙光組組合、截距法、正切法。(九)光學系統(tǒng)像差基礎和光路計算

1.光闌的概念、分類；孔徑光闌和視場光闌的確定及相關的概念。

2.光學系統(tǒng)的漸暈、景深和焦深的概念及其對成像的影響。

3.光學系統(tǒng)成像的像差及其分類；各種像差的概念及其對成像質(zhì)量的影響。

4.共軸球面光學系統(tǒng)子午面內(nèi)光路的計算及其基本像差分析。(十)光學儀器基本原理

1.眼睛的結構、成像的調(diào)節(jié)能力和分辨率；眼睛的缺陷和糾正。

2.放大鏡、顯微鏡和望遠鏡的結構、成像特點以及視角放大率和分辨率。

3.光學系統(tǒng)成像分析和計算。

4.基本成像光學系統(tǒng)的設計。

二、考試形式

1.考試時間：180 分鐘。

2.試卷分值：150 分。

3.考試方式：閉卷考試。

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