рабочая программа - Кафедра оптики и биофотоники

Реклама
Федеральное агентство по образованию
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО
Кафедра биомедицинской физики
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. ОПТИКА
для специальностей 200100 Микроэлектроника и твердотельная электроника
550700 Направление электроника и микроэлектроника
202100 Нанотехнологии в электронике
реализуемой на факультете нано- и биомедицинских технологий
Саратов 2010 год
2
Рабочая программа
составлена в соответствии
с Государственным образовательным
стандартом
по специальностям 200100 Микроэлектроника и твердотельная электроника
550700 Направление электроника и микроэлектроника
202100 Нанотехнологии в электронике
(номер государственной регистрации от
)
УТВЕРЖДАЮ:
ОДОБРЕНО:
Председатель учебно-методической
комиссии физического факультета,
профессор
__________________ В.Л.Дербов
Проректор по учебной работе,
профессор
______________Е.М. Первушов
__________________ 2006 г.
__________________ 2006 г.
СОГЛАСОВАНО:
Декан физического факультета,
профессор
Д.А.Зимняков
декан факультета нано и биотехнологий
профессор
С.Б. Вениг
Заведующий кафедрой
Д.А.Зимняков
биомедицинской физики
физического факультета, профессор
Вид учебной работы
Аудиторные занятия, всего
в том числе:
лекции –
лабораторные (практические) семинарские
Самостоятельная работа студентов
Бюджет времени по формам обучения, час
очная
заочная
ускореночнополная
полная
Ускоренные
заочная
програм
программа
ные сроки
сроки
ма
68
34
17
17
70
Зачеты, +/Экзамены, +/+
Контрольные работы, количество
Курсовая работа, + /Заведующий кафедрой
биомедицинской физики, профессор, д.ф.-м.н.
Автор: профессор кафедры
биомедицинской физики, профессор, д.ф.-м.н.
-
-
-
-
-
-
-
-
Д.А.Зимняков
С.С.Ульянов
3
1. Организационно-методическое сопровождение
Оптика и атомная физика являются одними из основных разделов общего курса физики.
Вторая половина 20 столетия ознаменовалась крупнейшими научными достижениями в
прикладной и физической оптике, которые не только изменили классический облик оптики,
но существенным образом повлияли на развитие других разделов физики и смежных с ней
научных дисциплин. Поэтому в настоящее время оптике уделяется особое внимание в системе
естественнонаучного образования. Оптикой называют учение о физических явлениях,
связанных с процессами излучения, распространения и взаимодействия с веществом коротких
электромагнитных волн, длина которых лежит в диапазоне 0,001 мкм - 0,1 мм. Столь широкий
взгляд на предмет оптики подразумевает включение в нее вполне самостоятельных разделов квантовую оптику, волновую оптику и геометрическую оптику, которые из-за обширности
материала обычно рассматриваются в разных физических курсах. В данном курсе лекций
преимущественно изучаются оптические явления, теория которых рассматривается с позиций
волновой и геометрической оптики, при этом основы геометрической оптики изучаются
только на практических занятиях - семинарах, и в рамках физического практикума по оптике.
Учебный план по курсу раздела оптики включает курс лекций и практические занятия.
Последовательность изучения основных разделов курса волновой оптики, в большей степени
отвечает построению изложения материала, принятому в учебном пособии Бутиков Е.И.
Оптика. - С.-Петербург: Невский Диалект: БХВ-Петербург. 2003. - 480 с. (Бутиков Е.И.
Оптика. - М.: Высшая школа, 1986. - 512 с.), которое и принято в качестве одного из основных
рекомендуемых учебников для студентов физического факультета специальности «Физика».
При изучении курса оптики студенты должны иметь теоретическую подготовку по
следующим разделам и темам общего курса физики: механика, электричество и магнетизм, а
также математики: математический анализ, аналитическая геометрия. Студенты должны
иметь навыки самостоятельной работы с учебными пособиями и монографической учебной
литературой, умение решать физические задачи, требующие применения дифференциального
и интегрального математического аппарата, умение производить приближенные
преобразования аналитических выражений.
4
2. Тематический план учебной дисциплины
Бюджет учебного времени
в том числе
№
Наименование раздела, подраздела,
семип/
Сам
Лабор
темы лекции
Все
нарски
п
ост.
лекци
.и
го
е
и
практ
рабо
заняти
.
та
я
1
2
3
4
5
6
7
Очная полная программа
Геометрическая
оптика
1
6
11
Формулы линзы. Центрированные
5
оптические системы
2 Электромагнитные волны
оптического диапазона.
10
2
Поляризация света.
Уравнения Максвелла. Уравнение
Гельмгольца.
18
Источники и приемники света.
6
Шкала электромагнитных волн.
Энергия Эл. Маг. волн. Вектор
Умова-Пойтинга.
3 Отражение и преломление света.
Формулы Френеля.
10
8
Построения Гюйгенса.
Вывод формул Френеля.
Закон сохранения энергии при
отражении и преломлении.
5
Интерференция света.
Когерентность.
Векторная диаграмма сложения
колебаний.
Интерференция плоских и
сферических волн.
Интерференционные опыты с
делением волнового фронта.
Временная и пространственная
когерентность света.
24
6
14
11
40
15
Форма
текущ.
и итог.
контр.
5
1
2
3
Дифракция света
Зонные пластины.
Дифракция Френеля на краю
плоского экрана. Спираль Корню.
Дифракция на круглом отверстии.
Дифракционные решетки.
Оптика движущихся тел
Скорость света и методы ее
определения.
Опыт Майкельсона.
Проявление эффекта Доплера в
спектральных исследованиях.
Итого по всему курсу:
4
12
5
6
7
8
9
33
12
4
2
14
187
8
68
51
68
Экзамен
3. Содержание учебной дисциплины
1
Введение. Оптика и атомная физика в современной физике. Краткая история развития
оптики и атомной физике и основные разделы этих наук. Открытия в оптике и в атомной
физике в 20-ом столетии.
Оптика
Электромагнитные волны оптического диапазона. Поляризация света
2
3.
Электромагнитные волны в однородных, изотропных, не поглощающих,
диэлектрических средах. Уравнения Максвелла. Волновое уравнение. Уравнение волны.
Плоская монохроматическая волна. Основные характеристики колебаний и волн и их
физический смысл. (Амплитуда, фаза, частота, круговая частота, волновое число, длина
волны, фазовая скорость, фронт волны, волновые поверхности.)
Пространственно-временная периодичность волнового поля.
Пространственный спектр волны. Пространственные периоды и частоты.
Пространственно неоднородная монохроматическая волна.
Сферическая и цилиндрическая волны. Уравнение параксиальной сферической волны.
Гауссов пучок света. Пространственно неоднородные монохроматические волны.
Представление монохроматических волн в комплексном виде. Комплексная амплитуда
волнового поля. Уравнение Гельмгольца.
Поперечность электромагнитной волны. Взаимная ориентация волнового вектора,
векторов электрического и магнитного полей в плоской волне.
Фазовая скорость волны.
6
4.
5.
6.
Поляризация плоской монохроматической электромагнитной волны. Типы поляризации
электромагнитных волн.
Линейно (плоско) поляризованная волна. Плоскость поляризации.
Круговая (циркулярная) и эллиптическая поляризации.
Суперпозиция ортогонально поляризованных волн с различными частотами, с
изменяющимися во времени начальными фазами.
Естественный и частично поляризованный свет. Степень поляризации.
Источники света. Приемники света.
Шкала электромагнитных волн. Оптический диапазон.
Энергия электромагнитных волн. Плотность потока энергии. Вектор Умова-Пойтинга.
Интенсивность света.
Стоячие электромагнитные волны. Уравнение стоячей волны. Оптический резонатор.
Поляризация стоячих электромагнитных волн. Линейная, круговая поляризации.
Регистрация стоячих электромагнитных волн. Опыт Винера.
Квазимонохроматические волны. Излучение дипольного осциллятора. Разложение по
гармоническим составляющим. Временной спектр. Модулированные волны.
Амплитудная и фазовая модуляции. Волновой цуг конечной длительности. Соотношение
между длиной цуга и шириной спектрального интервала.
Суперпозиция двух плоских монохроматических волн различной частоты. Биения.
Групповая скорость. Формула Рэлея. Дисперсия света.
Отражение и преломление света
7.
8.
Отражение и преломление света на плоской границе раздела двух изотропных
диэлектриков. Вывод законов отражения и преломления.
Соотношения амплитуд падающей, отраженной и преломленной волн. Вывод формул
Френеля. Следствия из формул Френеля.
Изменение параметров волны при отражении и преломлении. Изменение фазы волны при
отражении. Зависимость коэффициента отражения от угла падения. Изменение азимута
колебаний линейно поляризованной волны при отражении и преломлении. Поляризация
света при отражении под углом Брюстера. Полное внутреннее отражение. Изменение
состояния поляризации света при полном внутреннем отражении
Степень поляризации отраженного и преломленного света.
Энергетические коэффициенты отражения и пропускания. Закон сохранения энергии.
Коэффициент отражения при произвольном азимуте линейной поляризации.
Коэффициент отражения для естественного света.
Интерференция света
14 Условия формирования интерференционных картин. Взаимная когерентность волновых
процессов. Интенсивность результирующего поля при суперпозиции двух световых волн.
Интерференционное уравнение. Условия образования максимумов и минимумов
интенсивности. Интерференционные полосы.
15 Интерференция монохроматических волн точечных источников. Основное уравнение
интерференции монохроматических волн (вывод уравнения с использованием векторной
диаграммы и комплексной формы записи для уравнения световой волны).
Пространственное распределение интенсивности в интерференционной картине.
Контраст (видность) интерференционных полос.
Интерференция плоских волн. Пространственный период полос.
7
16 Интерференция сферических волн. Схема наблюдения полос Юнга и схема наблюдения
колец Ньютона. Оптический путь, оптическая разность хода. Связь разности фаз волн с
их оптической разностью хода. Условия формирования светлых и темных
интерференционных полос. Общая схема интерференции волн точечных источников.
Интерференция гауссовых пучков света.
Интерференция монохроматических волн различной частоты. Зависимость наблюдаемой
картины от постоянной времени фотоприемника.
17 Интерференция квазимонохроматических волн. Функция взаимной когерентности.
световых волн. Интерферометр Майкельсона.
Временная когерентность световых волн. Длина волнового цуга. Время и длина
временной когерентности. Соотношения между временем когерентности и шириной
спектрального интервала.
18 Зависимость видности интерференционных полос от степени временной когерентности.
Предельная разность хода и полное число наблюдаемых интерференционных полос.
Спектральная интерференция (интерференция при больших разностях хода).
19 Интерференция квазимонохроматических волн протяженных источников света.
Пространственная когерентность. Роль конечных размеров источника света.
Интерферометр Юнга. Зависимость радиуса пространственной когерентности от угловых
размеров источника света. Степень пространственной когерентности.
Интерференционные опыты с делением волнового фронта (бипризма Френеля, зеркала
Френеля, билинза Бийе).
20 Интерференционные полосы равного наклона и равной толщины.
Оптическая разность хода лучей света при отражении от границ плоского прозрачного
слоя. Полосы равного наклона. Оптический клин. Полосы равной толщины.
Интерференционный опыт Ньютона, кольца Ньютона.
Влияние временной и пространственной когерентности света при интерференции в
тонких пленках.
Дифракция света
23 Дифракция света, основные понятия и определения. Общие схемы наблюдения
дифракционных явлений. Принципы Гюйгенса и Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля.
Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом экране. Пятно Пуассона.
Распределение освещенности в дифракционной картине в поперечном направлении и
вдоль оси отверстия.
24 Зонная пластинка и ее сравнение с линзой.
Дифракция Френеля на прямолинейном краю плоского экрана. Спираль Корню.
Распределение освещенности в дифракционной картине.
25 Дифракция Фраунгофера. Дифракция Фраунгофера на щели и на прямоугольном
отверстии. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии. Дифракционная
расходимость (уширение) световых пучков. Лазерные гауссовы пучки. Дифракционная
расходимость излучения полупроводникового лазера.
Дифракционный предел разрешения оптических систем. Аподизация.
26 Дифракционная решетка. Фазовые дифракционные решетки.
Синусоидальная дифракционная решетка. Дифракционная решетка как спектральный
прибор. Разрешающая способность дифракционной решетки.
27 Физические принципы голографии. Голографические схемы записи и восстановления
световых полей. Голографическая интерферометрия. Голограммные оптические
элементы.
8
Оптика движущихся тел
35 Явление Доплера в оптике. Проявление эффекта Доплера в спектральных исследованиях
Проявление эффекта Доплера при интерференции и дифракции света. Сдвиг частоты
света при дифракции на движущейся дифракционной решетке.
4. Перечень основной и дополнительной литературы
1. Бутиков Е.И. Оптика. - С.-Петербург: Невский Диалект: БХВ-Петербург. 2003. - 480 с.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. Издание 5-е. - М.: Наука, 1976. - 928 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1978. - 480 с.
4. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. - М.: Высшая школа, 1995. - 463 с.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 1976. - 752 с.
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная физика. - М.: Наука, 1976. 7. Савельев И.В. Курс общей физики, т. III. Оптика, атомная физика, физика атомного ядра
и элементарных частиц, M. Наука, 1970
8. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник. - М.: Изд-во Моск. ун-та,
1998. 656 с.
9. Сборник задач по общему курсу физики. Оптика. / Под ред. Д.В.Сивухина, изд. 4. - М.:
Наука, 1977. - 320 с.
10. И.Е.Иродов. Задачи по общей физике. М.; Наука, 1988.
11. Физический практикум. Электричество и оптика. Под редакцией В.И.Ивероновой. М.;
Наука, 1968.
Дополнительная литература
1. Учебно-методические материалы по оптике, размещенные на Интернет-сайте кафедры
биомедицинской физики 212.193.52.139
2. Крауфорд Ф. Волны. ( Берклеевский курс физики. Том 3 ). - М.: Наука, 1976. - 528 с.
3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып.3. Излучение.
Волны. Кванты. - М.: Мир, 1966. - 238 с.
4. Дитчберн Р. Физическая оптика. 1965.
5. Горелик Г.С. Колебания и волны. - М.: 1959.
6. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. - 720 с.
7. Годжаев Н.М. Оптика. - М.: Высшая школа, 1977. - 432 с.
8. Матвеев А.Н. Оптика. - М.: Высшая школа, 1985. - 351 с.
9. Руссо М., Матье Ж.П. Задачи по оптике. - М.: Мир, 1976. - 415 с.
10. Ильичева Е.Н., Кудеяров Ю.В., Матвеев А.Н. Методика решения задач оптики. /Под ред.
А.Н.Матвеева. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. – 232 с.
9
5. Перечень средств обучения
Дополнительные лекционные средства: компьютер, мультимедийный проектор
Лекционные демонстрации
Лекционный демонстрационный комплекс кафедры оптики и биомедицинской физики
физического факультета:
ЛДК-1.
Геометрическая оптика с лазерным пучком света. Расходящийся, сходящийся,
параллельный, гомоцентрический пучки света. Собирающая и рассеивающие
линзы. Отражение и преломление лазерного пучка. Полное внутреннее
отражение. Прямоугольная призма, пентапризма и уголковый отражатель.
ЛДК-2.
Поперечность световой волны. Поляроид. Линейная поляризация пучка света
He-Ne лазера.
ЛДК-3.
Изменение состояния поляризации лазерного пучка при отражении от
диэлектрика. Отражение линейно поляризованного лазерного пучка под углом
Брюстера. Изменение состояния поляризации лазерного пучка при полном
внутреннем отражении. Превращение циркулярно поляризованного пучка в
эллиптически поляризованный. Частичная и полная поляризация света при
отражении от поверхности диэлектрика. Угол Брюстера.
ЛДК-4.
Преобразование линейно поляризованного лазерного пучка в циркулярно
поляризованный пучок. Кристаллическая фазовая пластинка /4. Пластинка /2.
ЛДК-5.
Поляризационные призмы Николя, Волластона. Поляроид.
ЛДК-6.
Интерференция поляризованных волн. Анизотропные пластины между
поляроидами. Наведенная анизотропия. Фотоупругость.
ЛДК-7.
Интерференция света. Интерферометр Майкельсона с монохроматическим
(лазерным) источником света. Интерференция сферических и плоских
монохроматических волн. Полосы равной толщины и равного наклона в
лазерном излучении.
ЛДК-8.
Интерферометр Майкельсона с протяженным источником белого света.
Эффекты пространственной локализации полос. Влияние временной и
пространственной когерентности.
ЛДК-9.
Интерференционный опыт Юнга с лазерным и протяженным тепловым
источниками света. Влияние пространственной когерентности. (Использование
специального дифракционного оптического элемента).
ЛДК-10. Дифракция лазерного пучка света на круглом отверстии. Дифракция Френеля и
Фраунгофера (дифракция ближнего и дальнего полей). Зонная пластинка
Френеля. Линза Френеля.
ЛДК-11. Дифракция лазерного пучка на одной и двух щелях (дифракция Фраунгофера).
Дифракционные решетки в красном и зеленом лазерных пучках света.
Амплитудные, фазовые и отражающие дифракционные решетки. Одномерные и
двухмерные дифракционные решетки.
Объемная дифракционная решетка. Дифракция Бреггов-Вульфа.
ЛДК-12. Дифракционные оптические элементы. Пропускающие голограммы.
Голограммы Денисюка. Радужные голограммы. Голографическая
интерферометрия.
ЛДК-13. Дисперсия света и вещества. Разложение пучка белого света на спектральные
составляющие. Преломление красного и зеленого лазерных пучков света.
ЛДК-14. Рассеяние света мутными средами. Рассеяние линейно поляризованного
лазерного пучка. Поляризация рассеянного света.
10
Лекционный демонстрационный комплекс по оптике в коллекции физического
факультета:
ЛД4.1.
ЛД4.2.
ЛД4.3.
ЛД4.4.
ЛД4.5.
ЛД4.6.
ЛД4.7.
ЛД4.8.
ЛД4.10.
ЛД4.11.
ЛД4.12.
ЛД4.13.
Поляризаторы и анализаторы.
Двойное лучепреломление в кристаллах исландского шпата.
Двойное лучепреломление в некристаллических телах.
Полное внутреннее отражение.
Хроматическая поляризация.
Искусственная анизотропия.
Бипризма Френеля.
Полосы равной толщины (кольца Ньютона, мыльные пленки).
Дифракция от одной щели.
Дифракция на краю экрана.
Дифракционные решетки.
Голограмма.
Темы и номера задач для практических занятий (самостоятельная работа)
Сборник задач по общему курсу физики. Оптика. / Под ред. Д.В.Сивухина, изд. 4. - М.: Наука,
1977. - 320 с.
Тема
Геометрическая оптика
1. Закон отражения.
Закон преломления.
Изображение плоской поверхностью.
Принцип Ферма.
Призма.
Идеальные изображающие поверхности.
2. Изображение сферической поверхностью.
Основные формулы для линзы.
3. Центрированные оптические системы.
Электромагнитные колебания и волны
4. Плоские и сферические волны.
Вектор Умова-Пойтинга. Интенсивность.
Полная и частичная линейная
поляризация.
Формулы Френеля.
5. Эллиптическая поляризация. Полное
внутреннее отражение.
Интерференция света
6. Сложение когерентных и
некогерентных колебаний.
7. Когерентность.
Время когерентности, ширина
спектральной полосы. Длина когерентности.
Дифракция света
Ауд.
Дом.
Дополн.
7
26
28
9
148
30
143,146
Луч. матрицы.
Типы линз.
110,108
134,127
19
50, 56
69, 101
111, 64
104, 116
199
426, 431
432
200
427, 429
450
456, 459
458, 461
460, 462
463, 464
201, 202
204, 206
220
Ландсберг,
упр. 21, 24
238, 233*
207, 208
218, 221
222
255
256
226
21,23
34,35,41
20
58, 68, 71, 93,
99,100,102
107, 65
114
428, 440
433-435,
449,
445-447, 451
457
465
203, 212
215, 219
260
11
8. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция
Френеля. Зонная пластинка.
Фазовые пластинки.
9. Дифракция Фраунгофера.
Применение в спектроскопии.
Предел разрешения оптических приборов.
265, 267
269, 272
273
297, 300
309, 317
375
279, 264
267, 274
293
312, 314
317, 331
385
*10. Элементы голографии
412, 413
415, 416
580, 586
603, 607
645
60
414, 417
418, 420
581, 583
602, 611
648
65
*11. Скорость света. Оптика
движущихся тел
Итого:
263, 270
271, 268
278, 280
293, 299,
301, 303,
306, 310,
313, 323,
327, 330,
332,373,382
593
643
646
6. Вопросы к курсу
Теоретический минимум:
1. Определения абсолютного и относительного показателей преломления.
2. Законы отражения и преломления.
3. Уравнения Максвелла.
4. Волновое уравнение.
5. Полное внутреннее отражение. Предельный угол.
6. Понятия плоской и сферической волн. Уравнения плоской и сферической волн.
7. Определение длины волны, частоты, волнового вектора, понятие фазы волны и колебаний.
8. Поперечность электромагнитной волны. Линейно поляризованная волна. Циркулярная и
эллиптическая поляризации. Стохастически поляризованный (неполяризованный) свет.
9. Немонохроматические волны. Спектр световых колебаний.
10. Формулы Френеля.
11. Явление интерференции света. Уравнение интерференции монохроматических колебаний.
12. Оптический путь, оптическая разность хода. Связь разности фаз с разностью хода волн.
13. Интерференционный опыт Юнга. Условия образования светлых и темных
интерференционных полос
14. Явление дифракции света. Принципы Гюйгенса и Гюйгенса-Френеля.
15. Дифракционная решетка. Уравнение для главных максимумов дифракции на
дифракционной решетке.
16. Эффект Доплера в оптике.
Перечень экзаменационных вопросов:
1. Уравнения Максвелла. Волновое уравнение. Уравнение волны. Плоская
монохроматическая волна. Основные характеристики колебаний и волн и их физический
смысл.
2. Уравнения плоской, сферической и цилиндрической волн. Гауссов пучок света.
3. Представление монохроматических волн в комплексном виде. Комплексная амплитуда
волнового поля. Уравнение Гельмгольца.
4. Поперечность электромагнитной волны. Взаимная ориентация волнового вектора,
векторов электрического и магнитного полей в плоской волне.
12
Поляризация плоской монохроматической электромагнитной волны. Типы поляризации
электромагнитных волн. Линейно поляризованная волна. Круговая и эллиптическая
поляризации.
6. Естественный и частично поляризованный свет. Степень поляризации.
7. Энергия электромагнитных волн. Плотность потока энергии. Вектор Умова-Пойтинга.
Интенсивность света.
8. Стоячие электромагнитные волны. Уравнение стоячей волны.
9. Регистрация стоячих электромагнитных волн. Опыт Винера
10. Квазимонохроматические волны. Разложение по гармоническим составляющим.
Временной спектр.
11. Модулированные волны. Амплитудная и фазовая модуляции. Волновой цуг конечной
длительности. Соотношение между длиной цуга и шириной спектрального интервала.
12. Суперпозиция двух плоских монохроматических волн различной частоты. Биения.
13. Групповая скорость. Формула Рэлея. Дисперсия света.
14. Отражение и преломление света на плоской границе раздела двух изотропных
диэлектриков. Вывод законов отражения и преломления.
15. Соотношения амплитуд падающей, отраженной и преломленной волн. Вывод формул
Френеля. Следствия из формул Френеля.
16. Изменение параметров волны при отражении и преломлении. Изменение фазы волны при
отражении.
17. Зависимость коэффициента отражения от угла падения. Изменение азимута колебаний
линейно поляризованной волны при отражении и преломлении.
18. Поляризация света при отражении под углом Брюстера. Степень поляризации
отраженного и преломленного света.
19. Энергетические коэффициенты отражения и пропускания. Закон сохранения энергии.
20. Коэффициент отражения при произвольном азимуте линейной поляризации.
Коэффициент отражения для естественного света.
21. Полное внутреннее отражение. Изменение состояния поляризации света при полном
внутреннем отражении.
22. Интерференция света. Взаимная когерентность волновых процессов. Интенсивность
результирующего поля при суперпозиции двух световых волн. Интерференционное
уравнение. Условия образования максимумов и минимумов интенсивности.
23. Интерференция монохроматических волн точечных источников. Основное уравнение
интерференции монохроматических волн (вывод уравнения с использованием векторной
диаграммы и комплексной формы записи для уравнения световой волны).
24. Пространственное распределение интенсивности в интерференционной картине.
Контраст (видность) интерференционных полос.
25. Интерференция плоских волн. Пространственный период полос.
26. Интерференция сферических волн. Схема наблюдения полос Юнга и схема наблюдения
колец Ньютона. Оптический путь, оптическая разность хода. Связь разности фаз волн с их
оптической разностью хода. Условия формирования светлых и темных
интерференционных полос. Общая схема интерференции волн точечных источников.
27. Интерференция монохроматических волн различной частоты. Зависимость наблюдаемой
картины от постоянной времени фотоприемника.
28. Интерферометр Майкельсона.
29. Интерференция квазимонохроматических волн. Функция взаимной когерентности.
5.
13
световых волн.
30. Временная когерентность световых волн. Длина волнового цуга. Время и длина
временной когерентности. Соотношения между временем когерентности и шириной
спектрального интервала.
31. Зависимость видности интерференционных полос от степени временной когерентности.
Предельная разность хода и полное число наблюдаемых интерференционных полос.
32. Спектральная интерференция (интерференция при больших разностях хода).
33. Интерференция квазимонохроматических волн протяженных источников света.
34. Пространственная когерентность. Роль конечных размеров источника света.
Интерферометр Юнга. Зависимость радиуса пространственной когерентности от угловых
размеров источника света.
35. Интерференционные опыты с делением волнового фронта (бипризма Френеля, зеркала
Френеля, билинза Бийе, зеркало Ллойда).
36. Интерференционные полосы равного наклона и равной толщины. Оптическая разность
хода лучей света при отражении от границ плоского прозрачного слоя. Полосы равного
наклона. Оптический клин. Полосы равной толщины. Интерференционный опыт Ньютона,
кольца Ньютона.
37. Влияние временной и пространственной когерентности света при интерференции в
тонких пленках.
38. Дифракция света. Принципы Гюйгенса и Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция
Френеля на круглом отверстии и круглом экране. Пятно Пуассона. Распределение
освещенности в дифракционной картине в поперечном направлении и вдоль оси отверстия.
39. Зонная пластинка и ее сравнение с линзой.
40. Дифракция Френеля на прямолинейном краю плоского экрана. Спираль Корню.
Распределение освещенности в дифракционной картине.
41. Дифракция Фраунгофера. Дифракция Фраунгофера на прямоугольном и круглом
отверстии. Дифракционная расходимость световых пучков. Лазерные гауссовы пучки.
Дифракционная расходимость излучения полупроводникового лазера.
42. Дифракционный предел разрешения оптических систем.
43. Дифракционная решетка. Амплитудные и фазовые дифракционные решетки.
44. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность
дифракционной решетки.
45. Физические принципы голографии. Голографические схемы записи и восстановления
световых полей. Голографическая интерферометрия. Голограммные оптические элементы.
46. Волновые пакеты. Групповая скорость волны. Формула Рэлея.
47. Явление Доплера в оптике. Проявление эффекта Доплера в спектральных исследованиях.
48. Проявление эффекта Доплера при интерференции и дифракции света. Сдвиг частоты
света при дифракции на движущейся дифракционной решетке.
Профессор кафедры биомедицинской физики,
д.ф.-м.н., профессор
C.C. Ульянов
Скачать