中科院研究生院碩士研究生入學(xué)考試《物理光學(xué)》考試大綱

　　考查學(xué)生對(duì)本課程的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能掌握的程度，以及運(yùn)用所學(xué)的理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。要求學(xué)生能從光的電磁理論出發(fā)，掌握光在傳播過(guò)程中所發(fā)生的各種現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用。
　　一．考試內(nèi)容
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　　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、球面波和柱面波電磁波的簡(jiǎn)諧波形式和復(fù)數(shù)形式，復(fù)振幅和光強(qiáng)度。
　　4.平面電磁波的性質(zhì)
　　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，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(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)
　�。ㄈ�）光的干涉和干涉儀
　　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.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(guò)程，空間相干性和時(shí)間相干性
　　4.平行平板產(chǎn)生的干涉，條紋定義域，等傾條紋計(jì)算
　　5.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
　　6.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
　　7.邁克爾遜干涉儀的基本構(gòu)成，工作原理
　�。ㄋ模┒喙馐�干涉與光學(xué)薄膜
　　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

　�。ㄎ澹┕獾难苌�
　　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)
　　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，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
　　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)，方形和圓形出瞳時(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，方形和圓形出瞳時(shí)的光學(xué)傳遞函數(shù)
　　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
　�。ㄆ撸┕獾钠�振與晶體光學(xué)基礎(chǔ)
　　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
　　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(jì)算

　　8.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
　　9.旋光現(xiàn)象。旋光現(xiàn)象的規(guī)律和解釋
　　10.磁光效應(yīng)
　　11.電光效應(yīng)。泡克斯效應(yīng)和克爾效應(yīng)的原理和應(yīng)用
　　12.晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)。倍頻效應(yīng)、位相匹配和混頻效應(yīng)
　　二．考試要求
　　本課程考試形式為筆試，滿分150分�？荚嚂r(shí)間為三小時(shí)。
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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(zhì)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(jiǎn)諧波形式和復(fù)數(shù)形式，復(fù)振幅和光強(qiáng)度。
　　4.理解輻射能、坡印廷矢量和電磁場(chǎng)的邊值關(guān)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(gè)頻率相同、振動(dòng)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(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直的單色光波的疊加
　　4.理解不同頻率的兩個(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.了解復(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
　　1.熟練掌握產(chǎn)生干涉的條件
　　2.靈活應(yīng)用楊氏干涉中觀察屏處光強(qiáng)分布的推導(dǎo)以及干涉條紋的計(jì)算
　　3.掌握條紋的對(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，理解空間相干性和時(shí)間相干性
　　4.熟練掌握平行平板產(chǎn)生的干涉和等傾條紋計(jì)算
　　5.熟練掌握楔形平板產(chǎn)生的干涉和等厚條紋計(jì)算
　　6.靈活應(yīng)用牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑的原理，近似條件，公式推導(dǎo)和條紋計(jì)算
　　7.熟練掌握邁克爾遜干涉儀的基本構(gòu)成，工作原理
　�。ㄋ模┒喙馐�干涉與光學(xué)薄膜
　　1.掌握平行平板的多光束干涉；熟練掌握干涉光強(qiáng)公式推導(dǎo)，干涉圖樣特點(diǎn)，條紋銳度
　　2.掌握法布里-珀羅干涉儀的應(yīng)用
　　3.了解多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用。掌握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

　（五）光的衍射
　　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(fèi)近似
　　4.熟練掌握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.熟練掌握?qǐng)A孔的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣的特點(diǎn)和計(jì)算
　　6.熟練掌握光學(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.掌握雙縫夫瑯和費(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.理解多縫夫瑯和費(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.熟練掌握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)，閃耀光柵的工作特點(diǎn)
　　10.靈活應(yīng)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(diǎn)與規(guī)律，菲涅爾波帶片參數(shù)計(jì)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(shù)基本原理，特點(diǎn)和應(yīng)用
　　（六）傅立葉光學(xué)
　　1.掌握平面波的復(fù)振幅和空間頻率
　　2.掌握單色波場(chǎng)中復(fù)雜的復(fù)振幅分布及其分解，傅立葉積分與光場(chǎng)復(fù)振幅分解的關(guān)系
　　3.理解衍射現(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，熟練掌握矩孔、單縫、雙縫、多縫、圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射計(jì)算
　　4.熟練掌握透鏡的傅立葉變換性質(zhì)和成像性質(zhì)，理解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.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(dǎo)，方形和圓形出瞳時(shí)的相干傳遞函數(shù)
　　6.熟練掌握非相干成像系統(tǒng)光學(xué)傳遞函數(shù)的物理意義，了解光學(xué)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)，掌握相干傳遞函數(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)的關(guān)系，方形和圓形出瞳時(shí)的光學(xué)傳遞函數(shù)
　　7.掌握阿貝成像理論和阿貝-波特實(shí)驗(yàn)
　　8.理解4f系統(tǒng)的物理意義及用途
　　9.理解切趾術(shù)和變跡術(shù)
　�。ㄆ撸┕獾钠�振與晶體光學(xué)基礎(chǔ)
　　1.掌握偏振光和自然光的特點(diǎn)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(jì)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(xué)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(jì)算
　　8.了解偏振光的干涉，平行偏振光和會(huì)聚偏振光的干涉現(xiàn)象及分析
　　9.了解旋光現(xiàn)象及其規(guī)律和解釋
　　10.了解磁光效應(yīng)
　　11.熟練掌握液晶的電光效應(yīng)；理解泡克斯效應(yīng)和克爾效應(yīng)的原理和應(yīng)用
　　12.了解晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)，倍頻效應(yīng)、位相匹配和混頻效應(yīng)
　　三．主要參考書目
　　（1）《物理光學(xué)》第三版，梁銓廷，電子工業(yè)出版社（2008年4月）
　�。�2）《光學(xué)》（上、下冊(cè)），趙凱華、鐘錫華編，北京大學(xué)出版社