Вопросы к коллоквиуму по курсу "Оптика".

Крылов И. Р. 2017-2018 учебный год.

1. Излучение ускоренно движущегося заряда и излучение диполя. Диаграмма направленности излучения диполя.

2. Волновые уравнения для светового поля в прозрачной изотропной среде. Параметры плоской монохроматической волны: комплексная и вещественная амплитуды, частота, волновой вектор, волновое число, фаза волны. Фазовая и групповая скорость волны. Показатель преломления.

3. Поперечность световых волн в прозрачной изотропной среде. Соотношение E и H в бегущей световой волне. Интенсивность света. Связь интенсивности света с напряженностью светового поля.

4. Линейная поляризация света. Единичный вектор поляризации. Механизм поглощения света и уменьшения фазовой скорости света в среде. Пленочный поляризатор или поляроид. Поляроидные очки для стереокино. Циркулярно поляризованный свет или свет круговой поляризации. Единичный вектор круговой поляризации. Эллиптическая поляризация света. Единичный вектор эллиптической поляризации.

5. Стоячие световые волны. Узлы и пучности стоячих волн. Отражение света от идеального и неидеального металлического зеркала. Инверсия заселенностей лазерной среды. Усиление света. Генерация света лазером. Продольные и поперечные моды лазера. Управление частотой генерации лазера. Пленка Троицкого. Селекция лазерных мод.

6. Энергетические зоны твердого тела. Полупроводниковый фоторезистор. Полупроводники n- и p-типа. Фотодиод и варианты его включения. ФЭУ — фотоэлектронный умножитель. Светодиод. Прямозонные и непрямозонные полупроводники.

7. Полупроводниковые лазеры и изменение длины волны генерации при изменении температуры. Принцип действия зеленой лазерной указки (808нм –> 1064нм –> 532 нм). Генерация второй гармоники, центр инверсии, хиральность, оптическая активность, условия фазового синхронизма. Излучение Вавилова — Черенкова, оптическая схема детектора.

8. Закон преломления (закон Снеллиуса) и закон отражения света. Формулы Френеля. Амплитудные коэффициенты отражения и пропускания света.

9. Угол Брюстера и брюстеровские окна лазерных трубок. Коэффициенты отражения и пропускания по энергии.

10. Потеря полуволны при отражении от оптически более плотной среды при нормальном и скользящем падении света. Отражение света при скользящем падении луча. Зеркало телескопа для мягкого рентгеновского излучения. Рентгеновский телескоп для жестких рентгеновских лучей.

11. Полное внутреннее отражение. Полное внутреннее отражение в 45⁰-ой стеклянной призме, условие отражения без потерь. Уголковый отражатель. Измерение расстояния от Земли до Луны.

12. Плоская неоднородная световая волна, возникающая при полном внутреннем отражении. Экспериментальное наблюдение неоднородной плоской волны. Светоделительный куб. Оптический контакт.

13. Фазовый сдвиг при полном внутреннем отражении. Параллелепипед Френеля. Получение света круговой поляризации из света линейной поляризации.

14. Направления векторов D, E, B, H, k, S для плоской световой волны в кристалле. Лучевая и фазовая скорости световой волны в кристалле.

15. Фазовая пластинка. Пластинки λ / 2 и λ / 4. Получение света круговой поляризации из света линейной поляризации. Поворот линейной поляризации света.

16. Лучевой эллипсоид. Определение поляризации и лучевой скорости по лучевому эллипсоиду (без доказательства). Оптическая ось кристалла, одноосные и двуосные кристаллы. Обыкновенный и необыкновенный луч.

17. Поляризаторы света на основе призм Николя и Волластона.

18. Центрированные оптические системы. Оптическая ось. Приближение параксиальной оптики. Опорная плоскость. Координаты луча. Матрица трансляции. Матрица преломления на сферической границе. Матричная оптика.

19. Оптическая сила сферической границы. Оптическая сила тонкой линзы. Сопряженные плоскости. Формула тонкой линзы для оптической силы.

20. Фокальная плоскость тонкой линзы. Фокус. Фокусное расстояние. Построение изображений в тонкой линзе. Действительное и мнимое изображения. Построение хода произвольного луча при прохождении тонкой линзы. Сферическое зеркало и его фокусное расстояние.

21. Матрица толстой линзы. Главные плоскости центрированной оптической системы и их использование для построения изображений. Гомоцентрический пучок лучей. Приведенный радиус кривизны. Правило ABCD.

Срочно забыть.

1. Световые волны в прозрачной изотропной среде.

2. Частные решения волнового уравнения.

3. Обычно групповая скорость меньше фазовой скорости.

4. Старое определение плоскости поляризации.

5. Механизм поглощения света.

6. Потеря полуволны при отражении от оптически более плотной среды (часть 2).

7. Лучевая и фазовая скорости в простейшем частном случае.

8. Построение двойной лучевой поверхности с помощью лучевого эллипсоида.

9. Построения Гюйгенса в изотропной и анизотропной среде.

10. Гауссов пучок — хорошее приближение для описания лазерного пучка лучей.