Вопросы - Машек (2005)

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО КУРСУ ОПТИКИ

IY семестр 2004 г. лектор. И.Ч. Машек

Электромагнитные волны в вакууме

1. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в вакууме. Волновое уравнение, его вывод.

2. Свойства плоских бегущих электромагнитных волн

3. Сферические электромагнитные волны

4. Перенос энергии электромагнитными волнами. Вектор Пойнтинга. Интенсивность света. Световой поток

5. Принцип суперпозиции. Поляризация электромагнитных волн. Линейная, эллиптическая, циркулярная поляризации. Естественно поляризованный свет

6. Немонохроматические электромагнитные волны в вакууме. Спектральное представление амплитудно - модулированных электромагнитных волн.

7. Распределение энергии в спектре немонохроматической бегущей волны. Спектральная плотность энергии. Связь протяженности волны с шириной ее спектра.

Излучение электромагнитных волн

8. Классическая модель атома Томсона.

9. Дипольное излучение и его диаграмма направленности. Радиационное затухание

10. Излучение ансамбля атомов Томсона. Естественная ширина линии излучения.

11. Доплеровское уширение линии излучения.

12. Сила давления электромагнитной волны на атом Томсона.

13. Эффект Зеемана

Распространение света в веществе

14. Уравнения Максвелла для изотропной среды. Поляризуемость среды.

15. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Показатель преломления среды. Закон Бугера.

16. Классическая теория дисперсии. Поляризуемость атома Томсона. Коэффициент преломления разреженного газа.

17. Немонохроматическое излучения в среде с дисперсией. Фазовая скорость. Групповая скорость. Расползание волнового пакета в диспергирующей среде. Понятие сигнальной скорости.

18. Показатель преломления конденсированной среды. Формула Лоренц-Лоренца. Удельная рефракция.

19. Отражение и преломление света на границе прозрачного диэлектрика. Граничные условия. Законы отражения и преломления. Формулы Френеля.

20. Угол Брюстера. Эффект полного внутреннего отражения. Предельный угол ПВО.

21. Поляризация при обычном отражении и ПВО, степень поляризации, ромб Френеля, стопа Столетова.

22. Отражение света от слоистых сред. Просветляющие и отражающие тонкопленочные покрытия.

23. Эффект Фарадея. Постоянная Верде.

24. Элементы кристаллооптики. Распространение света в анизотропной среде. Тензор диэлектрической проницаемости. Одноосные и двухосные среды.

25. Обыкновенные и необыкновенные волны в одноосных кристаллах. Эллипсоид лучевых скоростей.

26. Построение Гюйгенса. Призмы Николя, Волластона

27. Эффект Керра в жидкостях и газах.

Интерференция и дифракция

28. Интерференция двух плоских монохроматических волн. Распределение интенсивности в пространстве. Опыт Юнга.

29. Способы получения интерференции. Деление волнового фронта. Деление амплитуды. .

30. Двухлучевые интерферометры. Аппаратная функция двухлучевого интерферометра. Интерферометры Рэлея, Жамена, Рождественского.

31. Интерферометр Майкельсона и понятие Фурье- спектроскопии.

32. .Многолучевая интерференция. Функция Эйри. Интерферометр Фабри-Перо. Устройство интерференционного фильтра.

33. Интерференция квазимонохроматического света. Функция видности. Временная когерентность. Понятие пространственной когерентности

34. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Интеграл Кирхгоффа.

35. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Зоны Френеля.

36. Параметр дифрации. Пятно Пуассона. Зонная пластинка.

37. Дифракция Френеля на прямолинейном крае экрана. Спираль Корню

38. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракция на прямоугольном отверстии.

39. Дифракция Фраунгофера на одиночном круглом отверстии. Диск Эри. Дифракция на случайно расположенных одинаковых отверстиях.

40. Простейшая дифракционная решетка. Аппаратная функция амплитудной решетки. Разрешающая способность, угловая дисперсия. Область свободной дисперсии.

Геометрическая оптика

41. Уравнение эйконала, его вывод.

42. Распространение света в среде с переменным показателем преломления, кривизна волнового фронта.

43. Принцип Ферма, понятие таутохронима в оптике..

44. Центрированные оптические системы. Матричный метод расчета прохождения параксиальных лучей через центрированные оптические системы.

45. Матрицы преобразования оптического промежутка, сферической преломляющей поверхности, отражающей поверхности, тонкой линзы.

46. Описание оптической системы матричным методом. Кардинальные точки и главные плоскости. Условие получения изображения,

Термодинамика излучения. Световые кванты.

47. Спектральное распределение энергии в излучении нагретых тел. Основные экспериментальные факты. Понятие равновесного излучения. Спектральная плотность равновесного излучения. Формула Вина.

48. Испускательная способность нагретого тела. Энергетическая светимость. Поглощательная способность тел. Закон Кирхгофа. Понятие черного тела.

49. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения. Цветные и серые тела.

50. Спектральная плотность равновесного излучателя. Формула Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.

51. Квантовая гипотеза и формула Планка. Квантование энергии осциллятора. Законы излучения черного тела как следствие формулы Планка.

52. Фотоны. Развитие Эйнштейном квантовой гипотезы. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Фотоэффект и уравнение Эйнштейна.

53. 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.