Вопросы - Машек (2005)
.docВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО КУРСУ ОПТИКИ
IY семестр 2004 г. лектор. И.Ч. Машек
Электромагнитные волны в вакууме
-
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в вакууме. Волновое уравнение, его вывод.
-
Свойства плоских бегущих электромагнитных волн
-
Сферические электромагнитные волны
-
Перенос энергии электромагнитными волнами. Вектор Пойнтинга. Интенсивность света. Световой поток
-
Принцип суперпозиции. Поляризация электромагнитных волн. Линейная, эллиптическая, циркулярная поляризации. Естественно поляризованный свет
-
Немонохроматические электромагнитные волны в вакууме. Спектральное представление амплитудно - модулированных электромагнитных волн.
-
Распределение энергии в спектре немонохроматической бегущей волны. Спектральная плотность энергии. Связь протяженности волны с шириной ее спектра.
Излучение электромагнитных волн
-
Классическая модель атома Томсона.
-
Дипольное излучение и его диаграмма направленности. Радиационное затухание
-
Излучение ансамбля атомов Томсона. Естественная ширина линии излучения.
-
Доплеровское уширение линии излучения.
-
Сила давления электромагнитной волны на атом Томсона.
-
Эффект Зеемана
Распространение света в веществе
-
Уравнения Максвелла для изотропной среды. Поляризуемость среды.
-
Комплексная диэлектрическая проницаемость. Показатель преломления среды. Закон Бугера.
-
Классическая теория дисперсии. Поляризуемость атома Томсона. Коэффициент преломления разреженного газа.
-
Немонохроматическое излучения в среде с дисперсией. Фазовая скорость. Групповая скорость. Расползание волнового пакета в диспергирующей среде. Понятие сигнальной скорости.
-
Показатель преломления конденсированной среды. Формула Лоренц-Лоренца. Удельная рефракция.
-
Отражение и преломление света на границе прозрачного диэлектрика. Граничные условия. Законы отражения и преломления. Формулы Френеля.
-
Угол Брюстера. Эффект полного внутреннего отражения. Предельный угол ПВО.
-
Поляризация при обычном отражении и ПВО, степень поляризации, ромб Френеля, стопа Столетова.
-
Отражение света от слоистых сред. Просветляющие и отражающие тонкопленочные покрытия.
-
Эффект Фарадея. Постоянная Верде.
-
Элементы кристаллооптики. Распространение света в анизотропной среде. Тензор диэлектрической проницаемости. Одноосные и двухосные среды.
-
Обыкновенные и необыкновенные волны в одноосных кристаллах. Эллипсоид лучевых скоростей.
-
Построение Гюйгенса. Призмы Николя, Волластона
-
Эффект Керра в жидкостях и газах.
Интерференция и дифракция
-
Интерференция двух плоских монохроматических волн. Распределение интенсивности в пространстве. Опыт Юнга.
-
Способы получения интерференции. Деление волнового фронта. Деление амплитуды. .
-
Двухлучевые интерферометры. Аппаратная функция двухлучевого интерферометра. Интерферометры Рэлея, Жамена, Рождественского.
-
Интерферометр Майкельсона и понятие Фурье- спектроскопии.
-
.Многолучевая интерференция. Функция Эйри. Интерферометр Фабри-Перо. Устройство интерференционного фильтра.
-
Интерференция квазимонохроматического света. Функция видности. Временная когерентность. Понятие пространственной когерентности
-
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Интеграл Кирхгоффа.
-
Дифракция Френеля на круглом отверстии. Зоны Френеля.
-
Параметр дифрации. Пятно Пуассона. Зонная пластинка.
-
Дифракция Френеля на прямолинейном крае экрана. Спираль Корню
-
Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракция на прямоугольном отверстии.
-
Дифракция Фраунгофера на одиночном круглом отверстии. Диск Эри. Дифракция на случайно расположенных одинаковых отверстиях.
-
Простейшая дифракционная решетка. Аппаратная функция амплитудной решетки. Разрешающая способность, угловая дисперсия. Область свободной дисперсии.
Геометрическая оптика
-
Уравнение эйконала, его вывод.
-
Распространение света в среде с переменным показателем преломления, кривизна волнового фронта.
-
Принцип Ферма, понятие таутохронима в оптике..
-
Центрированные оптические системы. Матричный метод расчета прохождения параксиальных лучей через центрированные оптические системы.
-
Матрицы преобразования оптического промежутка, сферической преломляющей поверхности, отражающей поверхности, тонкой линзы.
-
Описание оптической системы матричным методом. Кардинальные точки и главные плоскости. Условие получения изображения,
Термодинамика излучения. Световые кванты.
-
Спектральное распределение энергии в излучении нагретых тел. Основные экспериментальные факты. Понятие равновесного излучения. Спектральная плотность равновесного излучения. Формула Вина.
-
Испускательная способность нагретого тела. Энергетическая светимость. Поглощательная способность тел. Закон Кирхгофа. Понятие черного тела.
-
Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения. Цветные и серые тела.
-
Спектральная плотность равновесного излучателя. Формула Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.
-
Квантовая гипотеза и формула Планка. Квантование энергии осциллятора. Законы излучения черного тела как следствие формулы Планка.
-
Фотоны. Развитие Эйнштейном квантовой гипотезы. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Фотоэффект и уравнение Эйнштейна.
-
Понятие спонтанных и индуцированных переходов, активные среды, инверсия населенности, резонатор, оптический квантовый генератор.
Выделенные вопросы обычно не входят в читаемый курс по времени и требуют самостоятельной проработки по базовому учебнику.