中科院研究生院碩士研究生入學考試《物理光學》考試大綱

　　考查學生對本課程的基礎理論、基本知識和基本技能掌握的程度，以及運用所學的理論解決實際問題的能力。要求學生能從光的電磁理論出發(fā)，掌握光在傳播過程中所發(fā)生的各種現(xiàn)象的規(guī)律及其應用。
　　一．考試內容
　　（一）光的電磁理論
　　1.積分和微分形式的邁克斯韋爾方程組，物質方程
　　2.電磁場的波動性，波動方程，光速，折射率
　　3.平面、球面波和柱面波電磁波的簡諧波形式和復數(shù)形式，復振幅和光強度。
　　4.平面電磁波的性質
　　5.輻射能，坡印廷矢量
　　6.電磁場的邊值關系
　　7.反射、折射定律，菲涅爾公式，反射率和透射率
　　8.全反射，倏逝波
　　9.光的吸收、色散和散射
　�。ǘ�）光波的疊加與分析
　　1.兩個頻率相同、振動方向相同的單色光波的疊加，代數(shù)加法，復數(shù)加法，相幅矢量加法
　　2.駐波形成的條件和表現(xiàn)特征
　　3.兩個頻率相同、振動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系
　　4.不同頻率的兩個單色光波的疊加，光學拍產生的條件、表達，群速度和相速度
　　5.復雜光波的分解，周期性和非周期性光波分解的特點
　�。ㄈ�）光的干涉和干涉儀
　　1.產生干涉的條件
　　2.楊氏干涉實驗中，觀察屏處光強分布的推導，干涉條紋的特點和計算
　　3.條紋的對比度定義，對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，推導過程，空間相干性和時間相干性
　　4.平行平板產生的干涉，條紋定義域，等傾條紋計算
　　5.楔形平板產生的干涉，定域面位置和定域深度，等厚條紋計算
　　6.用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑的方法，近似條件，公式推導和條紋計算
　　7.邁克爾遜干涉儀的基本構成，工作原理
　�。ㄋ模┒喙馐�干涉與光學薄膜
　　1.平行平板的多光束干涉。干涉光強公式推導，干涉圖樣特點，條紋銳度
　　2.法布里-珀羅干涉儀的應用
　　3.多光束干涉原理在薄膜理論中的應用。單層薄膜的透射和反射率計算，增透和增反膜工作原理，多層膜的計算方法，干涉濾光片工作原理

　　（五）光的衍射
　　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近似
　　4.矩孔和單縫的夫瑯和費衍射裝置、衍射公式的意義，衍射圖樣的特點和計算
　　5.圓孔的夫瑯和費衍射圖樣的特點和計算
　　6.光學成像系統(tǒng)的衍射與分辨本領的關系，各種成像系統(tǒng)分辨本領的定義和計算
　　7.雙縫夫瑯和費衍射強度分布公式的推導，衍射光強圖樣的特點，缺級現(xiàn)象的解釋
　　8.多縫夫瑯和費衍射強度分布公式的推導，衍射光強圖樣的特點，缺級現(xiàn)象的解釋和計算
　　9.衍射光柵的工作原理，光柵方程，光柵的色散本領，色分辨本領，自由光譜范圍的計算，不同類型光柵的工作特點
　　10.圓孔和圓屏的菲涅爾衍射，菲涅爾波帶分析法，衍射圖樣的特點與規(guī)律，菲涅爾波帶片參數(shù)計算
　　11.直邊的菲涅爾衍射的基本分析方法
　　12.全息術基本原理，特點和應用
　�。�六）傅立葉光學
　　1.平面波的復振幅和空間頻率
　　2.單色波場中復雜的復振幅分布及其分解，傅立葉積分與光場復振幅分解的關系
　　3.衍射現(xiàn)象的傅立葉分析方法，夫瑯和費近似下衍射場與孔徑場的變換關系，矩孔、單縫、雙縫、多縫、圓孔的夫瑯和費衍射計算
　　4.透鏡的傅立葉變換性質和成像性質，物體與透鏡的相對位置不同，透鏡后焦面上的光場變化規(guī)律，軸上和軸外點物的成像關系分析方法
　　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，方形和圓形出瞳時的相干傳遞函數(shù)
　　6.非相干成像系統(tǒng)分析及光學傳遞函數(shù)，光學傳遞函數(shù)的推導，相干傳遞函數(shù)和光學傳遞函數(shù)的關系，方形和圓形出瞳時的光學傳遞函數(shù)
　　7.阿貝成像理論和阿貝-波特實驗
　　8.相干光學處理系統(tǒng)及其應用
　　9.非相干光學處理及其應用
　�。ㄆ撸┕獾钠�振與晶體光學基礎
　　1.偏振光和自然光的特點和聯(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.晶體光學性質的圖形表示。折射率橢球
　　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.典型晶體光學器件的工作原理
　　7.偏振光和偏振器件的矩陣表示，幾種重要偏振態(tài)和偏振器件的瓊斯矩陣及計算

　　8.偏振光的干涉，平行偏振光和會聚偏振光的干涉現(xiàn)象及分析
　　9.旋光現(xiàn)象。旋光現(xiàn)象的規(guī)律和解釋
　　10.磁光效應
　　11.電光效應。泡克斯效應和克爾效應的原理和應用
　　12.晶體的非線性光學效應。倍頻效應、位相匹配和混頻效應
　　二．考試要求
　　本課程考試形式為筆試，滿分150分�？荚嚂r間為三小時。
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　　1.了解積分和微分形式的邁克斯韋爾方程組，物質方程
　　2.理解光速和折射率的概念
　　3.掌握平面、球面波和柱面波電磁波的簡諧波形式和復數(shù)形式，復振幅和光強度。
　　4.理解輻射能、坡印廷矢量和電磁場的邊值關系
　　5.熟練掌握反射、折射定律，菲涅爾公式，反射率和透射率
　　6.熟練掌握全反射和倏逝波的概念及意義
　　7.理解光的吸收、色散和散射
　�。ǘ�）光波的疊加與分析
　　1.掌握兩個頻率相同、振動方向相同的單色光波的疊加
　　2.掌握駐波形成的條件和表現(xiàn)特征
　　3.掌握兩個頻率相同、振動方向互相垂直的單色光波的疊加
　　4.理解不同頻率的兩個單色光波的疊加，光學拍產生的條件、表達，群速度和相速度
　　5.了解復雜光波的分解，周期性和非周期性光波分解的特點
　　（三）光的干涉和干涉儀
　　1.熟練掌握產生干涉的條件
　　2.靈活應用楊氏干涉中觀察屏處光強分布的推導以及干涉條紋的計算
　　3.掌握條紋的對比度定義，對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，理解空間相干性和時間相干性
　　4.熟練掌握平行平板產生的干涉和等傾條紋計算
　　5.熟練掌握楔形平板產生的干涉和等厚條紋計算
　　6.靈活應用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑的原理，近似條件，公式推導和條紋計算
　　7.熟練掌握邁克爾遜干涉儀的基本構成，工作原理
　　（四）多光束干涉與光學薄膜
　　1.掌握平行平板的多光束干涉；熟練掌握干涉光強公式推導，干涉圖樣特點，條紋銳度
　　2.掌握法布里-珀羅干涉儀的應用
　　3.了解多光束干涉原理在薄膜理論中的應用。掌握單層薄膜的透射和反射率計算，增透和增反膜工作原理，多層膜的計算方法，干涉濾光片工作原理

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　　1.理解惠更斯-菲涅爾原理
　　2.了解基爾霍夫衍射理論
　　3.掌握基爾霍夫衍射公式的近似：菲涅爾近似和夫瑯和費近似
　　4.熟練掌握矩孔和單縫的夫瑯和費衍射裝置、衍射公式的意義，衍射圖樣的特點和計算
　　5.熟練掌握圓孔的夫瑯和費衍射圖樣的特點和計算
　　6.熟練掌握光學成像系統(tǒng)的衍射與分辨本領的關系，各種成像系統(tǒng)分辨本領的定義和計算
　　7.掌握雙縫夫瑯和費衍射強度分布公式的推導，衍射光強圖樣的特點，缺級現(xiàn)象的解釋
　　8.理解多縫夫瑯和費衍射強度分布公式的推導，衍射光強圖樣的特點，缺級現(xiàn)象的解釋和計算
　　9.熟練掌握衍射光柵的工作原理，光柵方程，光柵的色散本領，色分辨本領，閃耀光柵的工作特點
　　10.靈活應用圓孔和圓屏的菲涅爾衍射，菲涅爾波帶分析法，衍射圖樣的特點與規(guī)律，菲涅爾波帶片參數(shù)計算
　　11.理解直邊的菲涅爾衍射的基本分析方法
　　12.掌握全息術基本原理，特點和應用
　�。�六）傅立葉光學
　　1.掌握平面波的復振幅和空間頻率
　　2.掌握單色波場中復雜的復振幅分布及其分解，傅立葉積分與光場復振幅分解的關系
　　3.理解衍射現(xiàn)象的傅立葉分析方法，夫瑯和費近似下衍射場與孔徑場的變換關系，熟練掌握矩孔、單縫、雙縫、多縫、圓孔的夫瑯和費衍射計算
　　4.熟練掌握透鏡的傅立葉變換性質和成像性質，理解透鏡后焦面上的光場變化規(guī)律，軸上和軸外點物的成像關系分析方法
　　5.掌握相干成像系統(tǒng)分析及相干傳遞函數(shù)，相干傳遞函數(shù)的推導，方形和圓形出瞳時的相干傳遞函數(shù)
　　6.熟練掌握非相干成像系統(tǒng)光學傳遞函數(shù)的物理意義，了解光學傳遞函數(shù)的推導，掌握相干傳遞函數(shù)和光學傳遞函數(shù)的關系，方形和圓形出瞳時的光學傳遞函數(shù)
　　7.掌握阿貝成像理論和阿貝-波特實驗
　　8.理解4f系統(tǒng)的物理意義及用途
　　9.理解切趾術和變跡術
　�。ㄆ撸┕獾钠�振與晶體光學基礎
　　1.掌握偏振光和自然光的特點和聯(lián)系，各種偏振光的物理概念，獲得各種偏振光的方法，馬呂斯定律和消光比
　　2.理解晶體的雙折射現(xiàn)象，尋常光和非尋常光，光軸，主平面和主截面等概念
　　3.了解雙折射的電磁理論，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.掌握折射率橢球的物理意義及其計算
　　5.了解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.掌握典型晶體光學器件的工作原理
　　7.了解偏振光和偏振器件的矩陣表示，幾種重要偏振態(tài)和偏振器件的瓊斯矩陣及計算
　　8.了解偏振光的干涉，平行偏振光和會聚偏振光的干涉現(xiàn)象及分析
　　9.了解旋光現(xiàn)象及其規(guī)律和解釋
　　10.了解磁光效應
　　11.熟練掌握液晶的電光效應；理解泡克斯效應和克爾效應的原理和應用
　　12.了解晶體的非線性光學效應，倍頻效應、位相匹配和混頻效應
　　三．主要參考書目
　�。�1）《物理光學》第三版，梁銓廷，電子工業(yè)出版社（2008年4月）
　�。�2）《光學》（上、下冊），趙凱華、鐘錫華編，北京大學出版社