Примерный перечень вопросов к экзамену

1. Характеристика оптического диапазона электромагнитных волн. Особенности видимого диапазона. Экспериментальное доказательство электромагнитной природы света.

2. Плоская электромагнитная волна, ее структура и представление в комплексной форме.

3. Сферические волны. Сходящиеся и расходящиеся сферические волны.

4. Плотность потока энергии и импульса световых волн. Давление света.

5. Суперпозиция электромагнитных волн. Стоячие волны. Биения.

6. Поляризация электромагнитных волн. Виды поляризации. Число независимых поляризаций. Закон Малюса.

7. Волна с круговой или эллиптической поляризацией как суперпозиция волн с линейными поляризациями и линейно поляризованная волна как суперпозиция волн с круговой поляризацией.

8. Параметры Стокса. Сфера Пуанкаре.

9. Понятие дисперсии света. Классическая электронная теория дисперсии.

10. Нормальная и аномальная дисперсия.

11. Модулированные волны и волновые пакеты. Распространение волновых пакетов в диспергирующей среде. Групповая и фазовая скорости. Формула Рэлея.

12. Отражение и преломление света на границе между диэлектриками. Граничные условия. Закон Снеллиуса.

13. Формулы Френеля для s- и p- поляризаций.

14. Энергетические и фазовые соотношения при преломлении и отражении света на границе раздела двух сред. Явление Брюстера.

15. Полное внутреннее отражение света. Примеры его проявления и использования.

16. Распространение света в проводящих средах. Комплексная диэлектрическая проницаемость.

17. Отражение света от поверхности проводника. Глубина проникновения. Закон Бугера.

18. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Уравнение Гельмгольца. Уравнение эйконала. Принцип Ферма.

19. Вывод закона преломления из принципа Ферма. Распространение луча в оптически неоднородных средах. Распространение света в световодах.

20. Распространение лучей в центрированных оптических системах. Параксиальное приближение.

21. Понятие изображения в оптической системе. Постоянные Гаусса и их физический смысл. Кардинальные элементы оптической системы.

22. Тонкие и толстые линзы. Отражение от сферических поверхностей. Построение изображения в оптических системах.

23. Реальные оптические системы. Ограничение пучков лучей, зрачки и люки.

24. Геометрические и хроматические аберрации оптических систем.

25. Простейшие оптические приборы геометрической оптики.

26. Двухлучевая интерференция, осуществляемая делением амплитуды. Интерферометр Майкельсона.

27. Интерференция немонохроматического света. Видность интерференционной картины. Временная и пространственная когерентности света.

28. Двухлучевая интерференция, осуществляемая делением волнового фронта. Схема Юнга. Примеры практических схем двухлучевой интерференции.

29. Многолучевая интерференция, осуществляемая делением амплитуды. Интерферометр Фабри-Перо.

30. Разрешающая способность интерферометра Фабри-Перо. Факторы, ограничивающие разрешающую способность. Дисперсионная область. Сканирующий интерферометр Фабри-Перо.

31. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона.

32. Слои с нулевой и высокой отражательной способностями. Диэлектрические зеркала.

33. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Графическое вычисление амплитуды. Пятно Пуассона.

34. Зонная пластинка. Линза Френеля. Трудности метода зон Френеля.

35. Приближение Кирхгофа. Оптическое приближение.

36. Формула дифракции Френеля-Кирх­гофа. Вторичные источники. Приближение Френеля.

37. Дифракция Фраунгофера. Область дифракции Фраунгофера.

38. Дифракция Фраунгофера на прямоугольном отверстии и щели.

39. Дифракция Фраунгофера на крае полубесконечного экрана. Спираль Корню.

40. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии. Предел дифракционной расходимости.

41. Дифракция на периодической структуре. Дифракционная решетка.

42. Критерий Рэлея. Дисперсионная область и разрешающая способность дифракционной решетки.

43. Основы голографической записи изображений. Схемы записи и восстановления тонкослойных и толстослойных голограмм. Особенности голограмм. Применения голографии.

44. Описание анизотропных сред. Тензор диэлектрической проницаемости.

45. Распространение плоской электромагнитной волны в анизотропной среде. Уравнение Френеля.

46. Лучевая и фазовая скорости в анизотропной среде. Зависимость лучевой скорости от направления.

47. Анализ хода лучей с помощью эллипсоида лучевых скоростей. Оптическая ось. Двуосные и одноосные кристаллы.

48. Лучевая поверхность. Двойное лучепреломление. Обыкновенный и необыкновенный лучи.

49. Построение Гюйгенса для различных случаев преломления лучей на поверхности кристалла.

50. Поляризация при двойном лучепреломлении. Поляроиды. Поляризационные и двоякопреломляющие призмы. Полихроизм.

51. Четвертьволновая, полуволновая пластинки, пластинки в целую волну. Анализ состояния поляризации света.

52. Вращение плоскости поляризации в кристаллических и аморфных веществах. Элементарная феноменологическая теория вращения плоскости поляризации. Вращение плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея).

53. Искусственная анизотропия, создаваемая деформациями, электрическим и магнитным полем (качественное описание).

54. Типы рассеяния света. Модель элементарного рассеивателя.

55. Рэлеевское рассеяние. Закон Рэлея. Угловое распределение и поляризация света при рэлеевском рассеянии. Ослабление интенсивности света.

56. Рассеяние Ми. Распределение интенсивности по углам и поляризация излучения в рассеянии Ми.

57. Рассеяние Мандельштама – Бриллюэна. Комбинационное рассеяние.

58. Излучение абсолютно черного тела. Равновесная плотность излучения. Законы Кирхгофа. Концентрация мод колебаний.

59. Формула Рэлея-Джинса. Парадокс ультрафиолетовой катастрофы. Формула Вина.

60. Формула Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.

61. Элементарная квантовая теория. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна.

62. Инверсия населенностей. Принципиальная схема лазера. Трехуровневая и четырехуровневая схемы создания инверсии населенностей.

63. Энергетические и световые единицы. Методы фотометрии. Особенности лазерной и некогерентной фотометрии.

64. Фотометрические приборы. Визуальные и объективные фотометры. Источники и приемники излучения.

65. Основные понятия о цвете и цветности. Физические основы цветообразования. Феноменология цвета.

66. Теория цвета. Трихроматическая теория Юнга–Гельмгольца. Аддитивное и субтрактивное образование цвета.

67. Линейная и нелинейная поляризованности. Квадратичная нелинейность. Нелинейная восприимчивость.

68. Комбинационные частоты. Генерация гармоник. Волны нелинейной поляризованности.

69. Условие пространственного синхронизма. Длина когерентности. Осуществление пространственного синхронизма. Векторное условие пространственного синхронизма.

70. Генерация суммарных и разностных частот. Параметрическое усиление света. Параметрические генераторы света.

71. Самовоздействие света в нелинейной среде Нелинейная поправка к показателю преломления.

72. Самофокусировка и дефокусировка пучка. Длина самофокусировки. Пороговая мощность. Основные причины возникновения нелинейности показателя преломления.

73. Основные закономерности фотоэффекта и их истолкование. Красная граница фотоэффекта. Работа выхода. Применения фотоэффекта.

74. Элементы оптики движущихся сред. Опыты Физо и Майкельсона.

75. Основы специальной теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца.

76. Продольный и поперечный эффекты Доплера. Эффект Саньяка. Их проявления и применения.

77. Лабораторные и астрономические методы измерения скорости света.