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851物理光學與應用光學復習提綱

一、考試總體要求與考試要點

1．考試對象

考試對象為具有全國碩士研究生入學考試資格并報考西安電子科技大學技術物理學院[080300]光學工程、[080901]物理電子學或者[085202]光學工程專業的考生。

2．考試總體要求

要求學生熟練掌握物理光學和應用光學方面的基礎理論、基本概念和基礎知識；并具備運用所學理論解決基本實際光學問題的能力。要求學生能從光的電磁理論出發，掌握光在傳播過程中所發生的各種現象的規律及其應用。

3．考試范圍

考試內容包括：光的電磁理論基礎，光的干涉，光的衍射，光在各向異性介質中的傳播特性，晶體的感應雙折射，光的吸收、色散和散射，幾何光學基礎，理想光學系統，光學系統像差基礎和光路計算，光學儀器的基本原理。

4．考試要點

（一）光的電磁理論基礎

1.光波的特性：光波場的數學表示，光波的能量，光波的速度。

2.光波的特性：光波場的時域、空域頻譜。

3.光波的特性：光波場的橫波性、偏振態及其表示。

4.光波在界面上的反射和折射：反射定律和折射定律，菲涅耳公式。

5.光波在界面上的反射和折射：反射率和透射率，反射和折射的相位、偏振特性，全反射特性。

（二）光的干涉

1.產生干涉的基本條件。

2.雙光束干涉：分波面法雙光束干涉（楊氏雙縫，菲涅耳雙棱鏡，菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡）。

3.雙光束干涉：分振幅法雙光束干涉（平行平板產生的等傾干涉，楔形平板產生的等厚干涉，牛頓環）。

4.平行平板的多光束干涉。

5.光學薄膜特性及其處理方法：單層膜，多層膜，多層高反射膜。

6.典型的干涉儀和干涉濾光片的工作原理和應用。

7.光的相干性。

（三）光的衍射

1.光衍射的基本理論：惠更斯-菲涅爾原理，基爾霍夫衍射理論，基爾霍夫衍射公式的近似—菲涅爾近似和夫朗和費近似。

2.夫朗和費衍射：矩形孔衍射，圓孔衍射，單縫衍射，多縫衍射，巴俾涅原理。

3.光學成像系統的分辨本領：瑞利判據，各種光學成像系統的分辨本領。

4.菲涅耳衍射：圓孔和圓屏的菲涅爾衍射，菲涅耳直邊衍射，菲涅爾波帶分析法，振幅矢量加法。

5.衍射的應用：光柵，波帶片，小孔、細線直徑測量，狹縫測量等。

（四）光在各向異性介質中的傳播特性

1.晶體的光學各向異性。

2.理想單色平面光波在晶體中的傳播—光波在晶體中傳播特性的解析法描述：單色平面光波在晶體中的傳播特性，光波在晶體中傳播特性的描述，光在幾類特殊晶體中的傳播規律。

3.理想單色平面光波在晶體中的傳播—光波在晶體中傳播特性的幾何法描述：折射率橢球、折射率曲面、波矢曲面以及菲涅耳橢球和射線曲面。

4.光波在晶體界面上的反射和折射：雙折射和雙反射；確定光在晶體界面上的反射和折射方向，包括惠更斯作圖法和斯涅耳作圖法。

5.晶體光學元件：偏振棱鏡，偏振片，波片和補償器。

6.晶體的偏光干涉：平行光的偏光干涉和會聚光的偏光干涉。

（五）晶體的感應雙折射

1.電光效應—晶體的線性電光效應：線性電光系數，幾種晶體的線性電光效應；晶體的二次電光效應的基本概念。

2.晶體的線性電光效應的應用—電光調制和電光偏轉。

3.聲光效應（喇曼-乃斯衍射、布喇格衍射）及應用

4.晶體的旋光效應和法拉第效應。

（六）光的吸收、色散和散射

1.光與介質相互作用的經典理論。

2.光的吸收、光的色散和光的散射。

（七）幾何光學基礎

1.幾何光學的基本概念。

2.基本定律，包括光的直線傳播定律、反射、折射定律和費馬原理等的內容和應用。

3.基本光學元件的成像規律和特點，包括球面反射鏡，折射球面鏡，平面鏡，薄透鏡，折射平面，反射棱鏡等。

(八)理想光學系統

1.理想光學系統及其基點和基面的概念。

2.理想光學系統的作圖法。

3.理想光學系統成像分析及計算，高斯公式，牛頓公式，垂軸放大率、軸向放大率和角放大率。

4.光組基點、基面的確定，包括雙光組組合、截距法、正切法。

(九)光學系統像差基礎和光路計算

1.光闌的概念、分類；孔徑光闌和視場光闌的確定及相關的概念。

2.光學系統的漸暈、景深和焦深的概念及其對成像的影響。

3.光學系統成像的像差及其分類；各種像差的概念及其對成像質量的影響。

4.共軸球面光學系統子午面內光路的計算及其基本像差分析。

(十)光學儀器基本原理

1.眼睛的結構、成像的調節能力和分辨率；眼睛的缺陷和糾正。

2.放大鏡、顯微鏡和望遠鏡的結構、成像特點以及視角放大率和分辨率。

3.光學系統成像分析和計算。

4.基本成像光學系統的設計。

二、考試形式與試卷結構

1.考試時間

180分鐘。

2.試卷分值

150分。

3．考試方式

閉卷考試。

4．題型結構：

試題類型包括：選擇題、填空題、是非判斷題、簡答題、作圖題、計算題、分析證明題等，每年的試題類型從中選幾類。

三、參考書目

《物理光學與應用光學》第二版，著者：石順祥，王學恩，劉勁松，出版單位：西安電子科技大學出版社，出版時間：2008年