《高等物理光学》考试大纲
一、参考书目
《现代光学基础》，钟锡华 编著，北京大学出版社，2003年8月第1版。
二、考察知识范围
第一章：费马原理与变折射率光学
考试内容：
惠更斯原理；折射率与色散、光程、费马原理与成像、齐明点和阿贝正弦定理
考试要求：
理解和掌握惠更斯原理；理解折射率和色散的概念；掌握光程的概念，理解折射光束、反射光束的等光程性；掌握费马原理，能够用费马原理导出球折射傍轴成像公式；理解齐明点的概念和阿贝正弦定理。
第二章：波动光学引论
考试内容：
1. 光的电磁波性质、光强；
2. 定态光波及复振幅描述、波前函数、球面波向平面波的转化；
3. 光波干涉引论；两个点源干涉场与杨氏实验、两束平行光的干涉场；
4. 光波的衍射引论、圆孔和圆屏菲涅耳衍射、波带片；单缝、矩孔、圆孔的夫琅和费衍射；
5. 偏振光引论、部分偏振光的部分相干性。
考试要求：
理解和掌握光的电磁波的性质；
1. 掌握定态光波、复振幅和波前的概念，熟练掌握平面简谐波、球面简谐波的波函数的复数表示及其特点，了解光强与复振幅的关系、共轭波前的概念；理解和掌握球面波向平面波转化的傍轴条件和远场条件。
2. 理解波的叠加原理，掌握波的相干叠加原理及其针对性内涵。熟练掌握双光束干涉强度公式，理解干涉场衬比度定义；掌握杨氏双孔实验及其干涉强度分布公式和条纹间距公式；掌握两束平行光干涉场的条纹间距公式和空间频率的概念；
3. 理解衍射现象的三个等级，深入理解惠更斯-菲涅耳原理及其数学形式，理解基尔霍夫衍射积分式及其边界条件，能够区分菲涅耳衍射和夫琅和费衍射，理解衍射巴比涅原理，并会用其解释圆屏衍射泊松亮斑现象；掌握用半波带法分析圆孔菲涅耳衍射的方法，掌握半波带半径公式；理解菲涅耳波带片的原理，掌握菲涅耳波带片的焦距的计算方法；掌握单缝、矩孔、圆孔的夫琅和费衍射现象及其主要特征，掌握艾里斑的半角宽度公式，理解成像仪器分辨本领域瑞利判据，理解显微镜的分辨本领与数值孔径；
4. 掌握偏振光的基本概念，了解光的5种偏振态；掌握马吕斯定律；熟练掌握偏振光干涉的计算方法；理解偏振度的概念。
第三章：介质界面光学与近场光学显微镜
考试内容：
菲涅耳公式及其成立条件；复振幅反射率和透射率、光强反射率和透射率、布儒斯特角、反射光的相位变化、反射光的偏振态、隐失波。
考试要求：
理解菲涅耳公式及其成立条件；掌握振幅反射率和透过率及光强反射率和透射率公式，并能够根据其计算光从一个介质入射到另一个介质时的反射率和透射率；掌握布儒斯特角的概念和计算公式；掌握反射光的相位变化，理解反射相位突变和半波损概念。理解隐失波的概念、穿透深度及其特点；了解近场光学显微镜的工作原理。
第四章：干涉装置与光场的时空相干性
考试内容：
分波前干涉装置、光源宽度对干涉场对比度的影响、光场的空间相干性、薄膜干涉及等厚干涉和等倾干涉、迈克尔逊干涉仪、非单色性对干涉场对比度的影响、光场的时间相干性、多光束干涉。
考试要求：
1. 理解分振幅法和分波前法的原理，掌握杨氏干涉实验、薄膜干涉、迈克尔逊干涉仪和多光束干涉仪的原理；
2. 掌握光源宽度对干涉场对比度的影响，掌握光源极限宽度或双孔极限间隔公式；理解光场的空间相干性，掌握空间相干性反比公式和相干孔径角及相干面积概念；
3. 掌握薄膜干涉等厚条纹和等倾条纹光程差公式；
4. 理解非单色性对干涉长对比度的影响；掌握时间相干性反比公式；
5. 理解多光束干涉光强分布的特点。
第五章：多元多维结构衍射与分形光学
考试内容：
一维光栅衍射、光栅光谱仪、闪耀光栅、二维三维周期结构的衍射
考试要求：
1. 掌握一维光栅的单元因子和结构因子的主要特征；
2. 掌握光栅光谱仪的性能指标；
3. 了解闪耀光栅及其特点；
4. 了解二维三维周期结构的衍射。
第六章：傅里叶变换光学与相因子分析方法
考试内容：
衍射系统与波前变换、相位衍射元件及其变换函数、波前相因子分析法、余弦光栅衍射场、夫琅和费衍射与衍射屏的傅里叶变换、阿贝成像原理与空间滤波实验、4F系统、图像的加减与微分处理、泽尼克相衬法、超精细结构衍射与衍射隐失波
考试要求：
1. 熟练掌握衍射系统中入射场、出射场、衍射场之间的关系；理解衍射屏函数的概念；
2. 理解关于衍射的三种表述的内涵；
3. 熟练掌握透镜和棱镜的相位变换函数，并能够用相因子分析法分析平面波、球面波经过透镜和棱镜后的光场分布特点
4. 能够计算平行光经单个余弦光栅、两个余弦光栅平行密接、两个余弦光栅正交密接以及复合光栅衍射后的光场分布，并分析其特点；
5. 深入理解夫琅和费衍射与傅里叶变换光学的关系，及傅里叶光学的基本思想；
6. 熟练掌握阿贝成像原理，掌握如何用4F系统进行空间滤波实验，掌握图像加减与微分处理的原理
7. 掌握泽尼克相衬法的原理，理解超精细结构衍射与衍射隐失波的概念
第七章：光在晶体中的传播
考试内容：
晶体的各向异性、晶体的双折射现象、单轴晶体中的惠更斯作图法、晶体光学器件、偏振光的产生和检验、偏振光干涉方法和输出光强计算、旋光性、电光效应
考试要求：
1. 理解晶体的各向异性，熟练掌握双折射现象中的基本概念，如o光e光、晶体的光轴、晶体的主截面、熟练掌握单轴晶体的惠更斯作图法，能够画出单轴晶体中的折射光的方向；
2. 理解几种常用偏振棱镜的工作原理，
3. 掌握半波片和四分之一波片的工作原理和厚度公式；熟练掌握入射光通过不同波晶片后的偏振态的变化，并能够用波晶片实现不同偏振光产生和检验
4. 掌握偏振光干涉的方法和输出光强公式
了解旋光现象及其应用
掌握两种电光效应的概念及其原理，掌握克尔效应的半波电压
第八章：吸收 色散 散射
考试内容：
光的吸收、色散和散射现象
考试要求：
理解吸收、正常色散、反常色散概念，及其在自然界的现象；
掌握群速度和相速度概念及其公式
理解自然界中各种散射现象，掌握瑞利散射定律及其特点，理解米氏散射和拉曼散射的概念；
三、试卷结构
1、选择题：20％－30％；
2、填空题：20％－30％；
3、简答作图题：20％；
4、计算题：20％－40％。
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