В.С. Русаков - Список билетов

Экзаменационные билеты по разделу "Оптика" (весна 2013 г.)Лектор: проф. В.С. РусаковБилет 11. Электромагнитная теория света. Уравнения Максвелла иматериальное уравнение. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции.Бегущие электромагнитные волны. Скорость света. Плоские и сферическиеволны. Комплексное представление гармонических волн.2. Нелинейные оптические явления. Поляризация среды в полевысокоинтенсивного лазерного излучения. Среды с квадратичнойнелинейностью.

Оптическое детектирование и генерация гармоник.Билет 21. Поток и плотность потока энергии электромагнитной волны. ВекторУмова-Пойнтинга. Интенсивность света. Закон изменения энергииэлектромагнитного поля.2. Нелинейные оптические явления. Поляризация среды в полевысокоинтенсивноголазерногоизлучения.Средыскубичнойнелинейностью. Самофокусировка волновых пучков и генерация гармоник.Билет 31.

Метод спектрального описания волновых полей. Суть и основыметода. Преобразования Фурье. Интеграл и коэффициенты Фурье.Спектральные амплитуда, фаза и плотность, комплексная спектральнаяамплитуда и их свойства.2. Резонансное усиление света. Линейные коэффициенты поглощения иусиления среды. Инверсная заселенность энергетических уровней.Воздействие светового потока на заселенность уровней. Получениеинверсной заселенности с помощью трехуровневой системы.

Зависимостькоэффициента усиления от частоты.Билет 41. Волновое уравнение. Общее решение в виде плоских волн. Свойстваплоских волн: ориентация и взаимосвязь полевых векторов. Поляризациясвета. Классификация состояний поляризации.

Поляризация естественногосвета.2. Многоуровневые системы. Энергетическая структура атомов,молекул и твердых тел. Явление люминесценции: определение иклассификация, механизмы и свойства. Квантовый и энергетическийвыходы, тушение люминесценции.Билет 51. Спектральная плотность интенсивности: световой импульс,непрерывное стационарное излучение, совокупность случайно разбросанныхво времени одинаковых световых импульсов.12.

Рассеяниесвета.Излучениеэлементарногорассеивателя.Индикатриса рассеяния, поляризация рассеянного света и закон Рэлея.Билет 61. Интерференция света. Общая схема и уравнение двухволновойинтерференции. Интерференция монохроматических волн: уравнениеинтерференции, порядок интерференции, функция видности, линейная иугловая ширины интерференционных полос.2. Молекулярное рассеяние света в газах и жидкостях. Положениястатистической теории рассеяния. Формулы Эйнштейна и Рэлея.

Основныеособенности молекулярного рассеяния.Билет 71. Интерференцияквазимонохроматическогосвета.Условиеинтерференции. Спектральное описание, уравнение интерференции вчастотном представлении. Функция видности, время и длина когерентности,максимальный порядок интерференции.2. Распространение света в анизотропных средах. Описаниедиэлектрических свойств анизотропных сред.

Главные диэлектрические оси.Плоские электромагнитные волны в анизотропной среде. Структурасветовой волны, нормаль и луч, фазовая и лучевая скорости.Билет 81. Пространственная когерентность. Уравнение интерференции.Функция видности, угол и радиус когерентности. Звездный интерферометрМайкельсона.2. Оптические свойства одноосных кристаллов. Отрицательные иположительные кристаллы, сечения лучевых поверхностей. Главнаяплоскость, обыкновенный и необыкновенный лучи. Взаимная ориентацияфазовой и лучевой скоростей. Двойное лучепреломление и поляризациясвета. Метод построения Гюйгенса.

Закон Малюса.Билет 91. Свойства преобразования Фурье: суперпозиция импульсов,смещение импульса во времени, изменение масштаба времени, соотношениемежду длительностью импульса и шириной спектра, смещение спектра почастоте. Теорема Планшереля. Примеры преобразования Фурье.2. Поляризационные приборы. Получение и анализ поляризованногосвета – явление дихроизма, поляроид и поляризационные призмы.Управление поляризацией света – компенсатор Бабине, оптическиепластинки «λλ/4» и «λλ/2».Билет 101. Многоволноваяинтерференция.Уравнениямноговолновойинтерференции – формулы Эйри.

Функция видности, ширина и резкость2интерференционных полос. Интерференционный фильтр. ИнтерферометрФабри-Перо. Пластинка Люммера-Герке.2. Распространение света в анизотропных средах. Главные скорости.УравнениеФренелядляфазовыхскоростей.Свойстваволн,распространяющихся в заданном направлении нормали.Билет 111. Основные схемы двухволновой интерференции.

Метод деленияволнового фронта и метод деления амплитуды. Характерные особенностиметодов. Примеры реализации методов. Интерференция при естественныхусловиях в тонких пленках.2. Распространение света в анизотропных средах. Главные скорости.УравнениеФренелядлялучевыхскоростей.Свойстваволн,распространяющихся в заданном направлении луча.Билет 121. Эллипсоид лучевых скоростей.

Лучевая поверхность и ее сечения.Оптическая ось. Классификация анизотропных сред.2. Дисперсия и поглощение света. Поляризуемость молекулы и векторполяризации. Формула Моссоти-Клаузиуса. Классическая электроннаятеория дисперсии. Плазменная частота. Комплексный показательпреломления. Закон Бугера. Зависимости показателя преломления икоэффициента поглощения от частоты. Дисперсионная формула и силаосциллятора.Билет 131. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля и дифракционныйинтеграл Френеля. Теорема обратимости Гельмгольца. Принципдополнительности Бабине.2.

Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков.Законы отражения и преломления. Формулы Френеля, поляризацияотраженной и прошедшей волн. Угол Брюстера.Билет 141. Метод зон Френеля. Радиус и площадь зон Френеля. Число Френеля.Условия подобия дифракции и перехода от волновой к геометрическойоптике.2. Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков.ФормулыФренеля,явлениеполноговнутреннегоотражения.Энергетические соотношения при преломлении и отражении света.Билет 151. Спектральный анализ с пространственным разложением спектра.Спектральные приборы и их характеристики.

Эшелон Майкельсона.Многоволновые интерферометры. Интерферометр Майкельсона.32. Метод векторных диаграмм. Спираль Френеля. Зонные пластинки.Амплитудная и фазовая зонные пластинки. Фокусы зонной пластинки.Линза как оптимальная зонная пластинка.Билет 161. Дифракция света. Ближняя и дальняя зоны дифракции,дифракционная длина пучка. Дифракционная расходимость пучка в дальнейзоне. Дифракция на круглом отверстии и круглом экране. Пятно Пуассона.2. Лазеры – устройство и принцип работы. Принципиальная схемалазера. Условия стационарной генерации. Продольные и поперечные модыколебания и излучения. Спектральный состав излучения лазера.

Ширинылинии излучения, межмодового интервала и полосы усиления. Одномодовыйлазер. Примеры лазеров.Билет 171. Дифракция света. Дифракция на крае полубесконечного экрана ищели. Зоны Шустера, спираль Корню.2. Основные представления о квантовой теории излучения светаатомами и молекулами. Модель двухуровневой системы. Спонтанные ивынужденные радиационные переходы. Коэффициенты Эйнштейна.Взаимосвязь коэффициентов Эйнштейна, формула Планка.Билет 181. Дифракция света. Недостатки положений принципа ГюйгенсаФренеля. Понятие о теории дифракции Кирхгофа.

Уравнение Гельмгольца иинтегральная теорема Гельмгольца-Кирхгофа. Дифракционный интегралФренеля-Кирхгофа. Приближения Френеля и Фраунгофера.2. Лазеры – устройство и принцип работы. Принципиальная схемалазера. Условия стационарной генерации. Продольные и поперечные модыколебания и излучения. Спектральный состав излучения лазера. Ширинылинии излучения, межмодового интервала и полосы усиления. Одномодовыйлазер. Примеры лазеров.Билет 191. Дифракция света.

Дифракция в дальней зоне как пространственноепреобразование Фурье. Комплексная пространственная спектральнаяамплитуда. Разложение пучка по плоским волнам. Угловой спектр и егоширина.2. Излучение света. Классическая осцилляторная модель атома. Оценкавремени затухания. Естественная форма и ширина линии излучения.Билет 201. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способностивещества и их соотношение. Модель абсолютно черного тела. ФормулаРэлея-Джинса. Ограниченность классической теории излучения. ФормулаПланка.

Закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина.42. Запись и восстановление светового поля. Голография. Схемыголографической записи и восстановления. Двух- и трехмерные голограммы.Билет 211. Дифракция на одномерных периодических структурах. Функция(комплексныйкоэффициент)пропускания(отражения).Фактормноговолновой интерференции.

Интерференционная функция Лауэ. Угловаяширина главных максимумов. Амплитудная и фазовая решетки.2. Излучение света атомами и молекулами. Квантовые свойства света.Фотоэлектрический эффект. Эффект Комптона. Квантовые свойства атомов,постулаты Бора.Билет 221.