2018年天津工業(yè)大學(xué)碩士研究生物理光學(xué)考試大綱

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天津工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試業(yè)務(wù)課考試大綱

課程編號(hào)：820 課程名稱：物理光學(xué)

一、考試的總體要求

"物理光學(xué)"入學(xué)考試是為招收物理、電子類碩士生而實(shí)施的選拔性考試。其指導(dǎo)思想是有利于選拔具有良好的物理光學(xué)理論基礎(chǔ)的高素質(zhì)人才。要求考生能夠系統(tǒng)地掌握光的波動(dòng)理論;即光的電磁理論、光的反射和折射、光的偏振、光的干涉和衍射以及光在各向異性媒介中的傳播某問題。具備運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析問題和解決問題的能力。

二、考試的內(nèi)容及比例

一、光的電磁理論(10-15%)

1. 積分和微分形式的邁克斯韋爾方程組，物質(zhì)方程

2. 電磁場(chǎng)的波動(dòng)性， 波動(dòng)方程，光速，折射率

3. 平面電磁波的簡(jiǎn)諧波形式和復(fù)數(shù)形式，復(fù)振幅和光強(qiáng)度，平面電磁波的性質(zhì)

4. 球面波和柱面波

5. 輻射能，坡印廷矢量

6. 電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系

7. 反射、折射定律，菲涅爾公式，反射率和透射率

8. 全反射，速逝波

9. 金屬表面的透射和反射

10. 光的吸收、色散和散射

二、光波的疊加與分析 (10-15%)

1. 兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的單色光波的疊加，代數(shù)加法，復(fù)數(shù)加法，相幅矢量加法

2. 駐波形成的條件和表現(xiàn)特征

3. 兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直的單色光波的疊加，橢圓偏振光的特征與參與疊加光束的關(guān)系

4. 不同頻率的兩個(gè)單色光波的疊加，光學(xué)拍產(chǎn)生的條件、表達(dá)，群速度和相速度

5. 復(fù)雜光波的分解，周期性和非周期性光波分解的特點(diǎn)

三、光的干涉和干涉儀(20-25%)

1. 產(chǎn)生干涉的條件

2. 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，觀察屏處光強(qiáng)分布的推導(dǎo)，干涉條紋的特點(diǎn)和計(jì)算

3. 分波前法干涉的其它實(shí)驗(yàn)裝置

4. 條紋的對(duì)比度定義，對(duì)比度如何受光源大小、光源單色性和兩相干光波振幅比例的影響，推導(dǎo)過程，空間相干性和時(shí)間相干性

5. 相干性理論。互相干函數(shù)和復(fù)相干度，時(shí)間相干度和空間相干度

6. 平行平板產(chǎn)生的干涉，條紋定義域，等傾條紋計(jì)算

7. 楔形平板產(chǎn)生的干涉，定域面位置和定域深度，等厚條紋計(jì)算

8. 用牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑的方法，近似條件，公式推導(dǎo)和條紋計(jì)算

9. 平面干涉儀在測(cè)量中的應(yīng)用

10. 邁克爾遜干涉儀的基本構(gòu)成，工作原理

11. 泰曼干涉儀和傅立葉變換干涉儀的基本構(gòu)成，工作原理

12. 馬赫-澤德干涉儀的基本構(gòu)成，工作原理

四、多光束干涉與光學(xué)薄膜(5-10%)

1. 平行平板的多光束干涉。干涉光強(qiáng)公式推導(dǎo)，干涉圖樣特點(diǎn)，條紋銳度

2. 法布里-珀羅干涉儀和陸末-蓋爾克板的應(yīng)用

3. 多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用。單層薄膜的透射和反射率計(jì)算，增透和增反膜工作原理，多層膜的計(jì)算方法，干涉濾光片工作原理

4. 薄膜系統(tǒng)光學(xué)特性的矩陣計(jì)算方法。薄膜的特征矩陣，膜系反射率和透射率計(jì)算

5. 薄膜波導(dǎo)的傳播模式，波導(dǎo)中的場(chǎng)分布，波導(dǎo)的光耦合

五、光的衍射 (20-25%)

1. 惠更斯-菲涅爾原理

2. 基爾霍夫衍射理論

3. 基爾霍夫衍射公式的近似：菲涅爾近似和夫瑯和費(fèi)近似

4. 矩孔和單縫的夫瑯和費(fèi)衍射裝置、衍射公式的意義，衍射圖樣的特點(diǎn)和計(jì)算

5. 圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣的特點(diǎn)和計(jì)算

6. 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射與分辨本領(lǐng)的關(guān)系，各種成像系統(tǒng)分辨本領(lǐng)的定義和計(jì)算

7. 雙縫夫瑯和費(fèi)衍射強(qiáng)度分布公式的推導(dǎo)，衍射光強(qiáng)圖樣的特點(diǎn)，缺級(jí)現(xiàn)象的解釋

8. 多縫夫瑯和費(fèi)衍射強(qiáng)度分布公式的推導(dǎo)，衍射光強(qiáng)圖樣的特點(diǎn)，缺級(jí)現(xiàn)象的解釋和計(jì)算

9. 衍射光柵的工作原理，光柵方程，光柵的色散本領(lǐng)，色分辨本領(lǐng)，自由光譜范圍的計(jì)算，不同類型光柵的工作特點(diǎn)

10. 圓孔和圓屏的菲涅爾衍射，菲涅爾波帶分析法，衍射圖樣的特點(diǎn)與規(guī)律，菲涅爾波帶片參數(shù)計(jì)算

11. 直邊的菲涅爾衍射的基本分析方法

12. 全息術(shù)基本原理，特點(diǎn)和應(yīng)用

六、傅立葉光學(xué) (5-10%)

1. 平面波的復(fù)振幅和空間頻率

2. 單色波場(chǎng)中復(fù)雜的復(fù)振幅分布及其分解，透鏡的透射系數(shù)推導(dǎo)，傅立葉積分與光場(chǎng)復(fù)振幅分解的關(guān)系

3. 衍射現(xiàn)象的傅立葉分析方法，夫瑯和費(fèi)近似下衍射場(chǎng)與孔徑場(chǎng)的變換關(guān)系，矩孔、單縫、雙縫、多縫、圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射計(jì)算，菲涅爾衍射的傅立葉變換表達(dá)

4. 透鏡的傅立葉變換性質(zhì)和成像性質(zhì)，物體與透鏡的相對(duì)位置不同，透鏡后焦面上的光場(chǎng)變化規(guī)律，軸上和軸外點(diǎn)物的成像關(guān)系分析方法

5. 相干成像系統(tǒng)分析及相干傳遞函數(shù)，相干傳遞函數(shù)的推導(dǎo)，方型和圓形出瞳時(shí)的相干傳遞函數(shù)

6. 非相干成像系統(tǒng)分析及光學(xué)傳遞函數(shù)，光學(xué)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)，相干傳遞函數(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)的關(guān)系，方型和圓形出瞳時(shí)的光學(xué)傳遞函數(shù)，有像差時(shí)相干傳遞函數(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)的形式

7. 阿貝成像理論和阿貝-波特實(shí)驗(yàn)

8. 相干光學(xué)處理系統(tǒng)及其應(yīng)用

9. 非相干光學(xué)處理及其應(yīng)用

七、光的偏振與晶體光學(xué)基礎(chǔ)(20-25%)

1. 偏振光和自然光的特點(diǎn)和聯(lián)系，獲得偏振光的方法，馬呂斯定律和消光比

2. 晶體的雙折射。尋常光和非尋常光，光軸，主平面和主截面

3. 雙折射的電磁理論。晶體的各向異性及介電張量，單色平面波在晶體中的傳播規(guī)律

4. 晶體光學(xué)性質(zhì)的圖形表示。折射率橢球，波矢面，法線面，光線面

5. 光波在晶體表面的反射和折射。確定折射波和反射波的法線和光線方向的方法

6. 典型晶體光學(xué)器件的工作原理

7. 偏振光的干涉，平行偏振光和會(huì)聚偏振光的干涉現(xiàn)象及分析

8. 旋光現(xiàn)象。旋光現(xiàn)象的規(guī)律和解釋

9. 磁光效應(yīng)

10. 電光效應(yīng)。泡克斯效應(yīng)和克爾效應(yīng)的原理和應(yīng)用

11. 光測(cè)彈性方法和玻璃內(nèi)應(yīng)力測(cè)量。顯色偏振、四分之一波片法工作原理

三、考試的題型及比例

1.名詞解釋題(基本的物理概念、經(jīng)典模型解釋及比較)20-25%

2.簡(jiǎn)答題 20-30%

3.計(jì)算題 45-60%

四、考試形式及時(shí)間

“物理光學(xué)”考試形式為筆試，考試時(shí)間為3小時(shí)。

五、主要參考教材(參考書目)

2.梁銓廷，《物理光學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社