Волновые процессы.
1.Волновое движение. Волновые процессы. Упругая среда. Продольные и поперечные волны. Фронт волны, волновая поверхность. Плоские, сферические и цилиндрические волны. Характеристики волны.
2.Простейшее одномерное уравнение плоской волны. Уравнение бегущей волны. Волновое число. Дифференциальное уравнение волны второго порядка.
3.Дисперсия волн. Дисперсионное уравнение. Фазовая и групповая скорости.
4.Скорость распространения упругих волн (в тонком шнуре, гибком шнуре, в жидкостях и газах).
5.Энергия упругой волны. Перенос энергии волной. Вектор Умова.
6.Понятие об ударной волне. Стоячие волны. Узлы, пучности. Волновой пакет. Уравнение, энергия стоячей волны. Колебания струны, стержня (II). Основной тон, обертоны.
7.Эффект Доплера для звуковых (акустических) волн.
8.Электромагнитные волны. Излучение электромагнитных волн. Опыты Герца.
9.Вывод дифференциального уравнения плоской электромагнитной волны в частных производных второго порядка – следствия уравнений Максвелла. Скорость распространения электромагнитных волн.
10.Вектор Умова-Пойнтинга. Вывод соотношения плотности электромагнитного поля и вектора Умова-Пойнтинга. Теорема Пойнтинга в интегральной и дифференциальной формах.
11.Стоячая электромагнитная волна.(II). Отражение электромагнитной волны от границы раздела двух сред. Потеря полуволны. Импульс электромагнитной волны.
12.Излучение диполя (I, II).
13.Эффект Доплера для электромагнитных волн (I, II).
14.Сложение волн. Интерференция волн. Когерентные источники. Интерференция волн от двух источников.
Геометрическая и волновая оптика.
1.Световая волна. Шкала электромагнитных волн. Виды световых волн. Кривая спектральной чувствительности. Показатель преломления. Электромагнитная волна на границе раздела. Коэффициенты отражения и пропускания. (II).
2.Понятие геометрической оптики. Таутохронные системы (линзы). Формула тонкой линзы. Свойства линзы. Правила построения изображения в тонких линзах. Законы геометрической оптики: (II)
закон прямолинейного распространения света;
закон отражения света;
закон преломления света (закон Снеллиуса);
принцип Ферма.
3.Электромагнитная природа света. Интерференция света. Принцип Гюйгенса. Временная и пространственная когерентность.
4.Методы наблюдения интерференции: метод Юнга, зеркала Френеля, бипризма Френеля.
5.Интерференция в тонких пленках:
интерференция в отраженном свете;
интерференция в проходящем свете;
интерференция в клине, полосы равной толщины;
кольца Ньютона;
применение интерференции: «просветление оптики», интерферометр Майкельсона, голография.
6.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
7.Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Спираль Френеля. Пятно Пуассона.(II)
8.Дифракция Френеля на полуплоскости и щели. Спираль Корню.(II).
9.Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии (II) и на щели. Дифракционная решетка.
10.Дифракция рентгеновских волн на пространственной решетке. Условия Лауэ. Лауэграмма. Формула Вульфа-Брэггов. Рентгеноструктурный анализ (метод Лауэ, метод Дебая-Шерера) (II).
11.Поляризация света. Общие представления и виды поляризации.
12.Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Степень поляризации. Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
13.Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
14.Явление двойного лучепреломления. Поляризация при двойном лучепреломлении. Дихроизм. Обыкновенные и необыкновенные лучи.
15.Интерференция поляризованных лучей.
16.Искусственное двойное лучепреломление. Анизотропия при деформациях. Анизотропия в электрическом поле. Эффект Керра. Электрооптический эффект Поккельса.
17.Вращение направления линейной поляризации. Право- и левовращающие оптически активные вещества. Поворот плоскости поляризации.
18.Магнитное вращение плоскости поляризации оптически неактивных веществ. Эффект Фарадея. Эффект Зеемана и Штарка.(IV).
Взаимодействие света с веществом.
1.Дисперсия света. Физические основы дисперсии и поглощения света веществом. Нормальная и аномальная дисперсия.
2.Классическая (электронная) теория дисперсии. Оптическая теория дисперсии.
3.Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта.
4.Рассеяние света. Закон Рэлея. Поляризация рассеянного света. Молекулярное рассеяние. Эффект Вавилова-Черенкова.
Квантовая оптика. Квантовые свойства излучения.
1.Тепловое излучение. Оптическая пирометрия и ее применение. Законы равновесного теплового излучения:
закон Кирхгофа;
закон Стефана-Больцмана для излучения абсолютно черного тела;
I и II законы Вина;
формула Рэлея-Джинса и Планка. Ультрафиолетовая катастрофа.
2.Фотоны. Фотоэлектрический эффект. Опыт Герца. Внешний, внутренний и вентильный фотоэффект. Квантовая теория фотоэффекта. Законы А.Г.Столетова, Ф.Ленарда и А.Эйнштейна для фотоэффекта.
3.Практическое применение фотоэффекта. (III).
4.Рентгеновское излучение. Тормозное и характеристическое излучения и их спектры.
5.Эффект Комптона.
6.Давление света. Опыты П.Н.Лебедева.