ПРОГРАММА ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

О Б Щ Е Й Ф И З И К И ( О П Т И К А )

/ 4 СЕМЕСТР , курс А.С.Чирцова /

Вариант 2000 года

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В ВАКУУМЕ

1.1. Плоские монохроматические волны

• 1. Система уравнений Максвелла.
• 2. Уравнение Д'Аламбера.
• 3. Свойства плоских монохроматических волн.
• 4. Вектор Пойтинга.
• 5. Релятивистская инвариантность.

1.2. Монохроматические поля.

• 1. Отражение волн от идеального зеркала.
• 2. Открытый резонатор.
• 3. Частоты поля в "зеркальном ящике"
• 4* Прямоугольный волновод.
• 5. Сферические волны

1.3. Спектральный состав излучения.

• 1. Преобразование Фурье.
• 2. Амплитудная и частотная модуляция.
• 3. Спектр гауссового сигнала.
• 4. Энергия немонохроматического поля.
• 5* Квазимонохроматический свет

1.4. Поляризация излучения.

• 1. Линейная поляризация.
• 2. Круговая поляризация.
• 3. Эллиптическая поляризация.
• 4. Частично-поляризованый и неполяризованный свет.

2. ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.

2.1. Классическая теория дипольного излучения.

• 1. Атом Томсона.
• 2. Излучение ускоренно движущегося заряда.
• 3*. Излучение осциллятора.
• 4. Излучение ротатора.
• 5*. Граничное излучение. Черенковское излучение.

2.2. Источники электромагнитных волн.

• 1. Однородное уширение спекpальных линий.
• 3. Столкновительное уширение.
• 4. Доплеровское уширение.
• 5. Эффект Зеемана.

3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ВЕЩЕСТВЕ

3.1. Электpомагнитные волны в веществе

• 1. Уравнения Максвелла в материальной среде.
• 2. Неоднородные волны.
• 3. Поглощение света. Закон Бугера.
• 4. Групповая скорость.
• 5. Расползание волнового пакета в диспергирующей среде.

3.2. Классическая теория дисперсии.

• 1. Поляризуемость атома Томсона.
• 2. Комплексный показатель преломления.
• 3. Дисперсионный контур.
• 4. Спектры излучения и поглощения.

3.3. Распостранение света в непроводящих средах.

• 1. Сила осциллятора.
• 2. Распространение света в плотных средах.
• 3. Распространение света в мутных средах.
• 4. Рассеяние на флуктуациях плотности.
• *5. Сечение рассеяния света.

3.4. Отражение и преломление света на границе однородного изотропного диэлектрика.

• 1. Граничные условия.
• 2. Законы отражения и преломления.
• 3. Формулы Френеля.
• 4. Угол Брюстера.
• 5. Полное внутреннее отражение.

3.5. Распространение света в слоистых средах.

• 1. Амплитудные и энергетические коэффициенты отражения и пропускания.
• 2. Характеристическая матрица.
• 3. Диэлектрические пленки.
• 4. Просветляющие покрытия.
• 5. Диэлектрические зеркала.

3.6. Распространения света в проводящих средах.

• 1. Уравнение плоской волны в среде с проводимостью.
• 2*. Отражение света от границы проводников.
• 3. Отражение света от границы плазмы.

3.7. Вращение плоскости поляризации

• 1. Поляризуемость атома Томсона в помтоянном магнитном поле.
• 2. Эффект Фарадея.
• 3. Естественное вращение плоскости поляризации.

3.8. Искусственная анизотропия. Одноосные кристаллы.

• 1. Поляризуемость анизотропной молекулы.
• 2. Эффект Керра.
• 3. Распространение света в одноосном кристалле.
• 4. Фазовая и лучевая скорости.
• 5. Формулы соответствия.

3.9. Распространение света в кристаллах.

• 1. Закон Френеля.
• 2. Структура электромагнитного поля в двуосном кристалле.
• 3. Кристаллы с поглощением.
• 4. Двулучепреломление.
• 5* Коническая рефракция.
• 6. Поляризационные устройства.

4. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ И ДИФРАКЦИЯ.

4.1. Принцип Гюйгенса-Френеля.

• 1. Интеграл Кирхгофа.
• 2. Принцип Гюйгенса-Френеля.
• 3. Дифракция на круглом отверстии. Зонная пластинка. Пятно Пуассона.
• 4. Дифракция на краю экрана.
• 5*. Принци Бабине.

4.2. Дифракция Фраунгофера.

• 1. Приближение Фраунгофера.
• 2. Дифракция на прямоугольном отверстии.
• 3. Дифракция на круглом отверстии.
• 4*. Дифракция на хаотической структуре.
• 5. Дифракция на периодической структуре: дифракционная решетка.

4.3. Дифракционная решетка как спектральный прибор.

• 1. Аппаратная функция спектрального прибора.
• 2. Характеристики спектральных приборов.
• 3. Амплитудные и фазовые решетки.
• 4. Решетки с профилированным штрихом.
• 5 Двух- и трехмерные решетки.

4.4. Голография.

• 1. Схемы записи и воспроизведения голограмм.
• 2. Запись голограммы.
• 3. Восстановление изображения.
• 4. Толстые голограммы.
• 5. Динамическая голография.

4.5. Способы получения интерференции.

• 1. Опыт Юнга как частный случай дифракции на экране с узкими щелями.
• 2. Деление волнового фронта.
• 3. Деление амплитуды.
• 4. Интерференция в поляризованном свете.
• 5. Многолучевая интерференция.

4.6. Интерференция частично-когерентного света.

• 1. Влияние размеров источника. Пространственная когерентность.
• 2. Влияние спектрального состава источника. Временная когерентность.
• 3*. Корреляционная функция и комплексная степень когерентности.
• 4*. Автокорреляционная функция и степень временной когерентности.

4.7. Использование интерференции в физических измерениях.

• 1. Интерферометр Майкельсона.
• 2. Интерферометр Рождественского.
• 3. Интерферометр Фабри-Перо.
• 4*. Звездный интерферометр Майкельсона.
• 5. Разрешающая сила микроскопа. Теория Аббе.
• 6. Разрешающая сила телескопа.

4.8. Геометрическая оптика.

• 1. Приближение геометрической оптики.
• 2. Уравнение эйканала.
• 3. Распространение света в среде с переменным показателем преломления.
• 4. Принцип Ферма.
• 5. Тонкая линза с точки зрения принципа Ферма.

4.9. Центрированные оптические системы.

• 1. Матричное описание.
• 2*. Преобразование гомоцентрических пучков.
• 3*. Аберрации.
• 4*. Гауссовы пучки.
• 5*. Преобразование гауссовых пучков в центрированной системе.

5. ИЗЛУЧЕНИЕ И КВАНТЫ

5.1. Излучение абсолютно черного тела.

• 1. Излучательная и поглощательная способность тела.
• 2. Абсолютно черное тело.
• 3. "Ультрафиолетовая катастрофа".

5.2. Кванты.

• 1. Гипотеза Планка.
• 2. Свойства равновесного излучения.
• 3. Спонтанные и вынужденные переходы.
• 4. Понятие о квантовании поля. Фотоны.
• 5. Фотоэффект.

5.3. Фотоны.

• 1. Четырехвектор энергии-импульса.
• 2. Световое давление.
• 3*. Эффект Комптона.
• 4*. Момент импульса фотона.
• 5. Опыт Юнга с точки зрения корпускулярной теории света.

5.4.* Лазеры.

• 1*. Закон Бугера.
• 2*. Инверсия.
• 3*. Резонатор.
• 4*. Перестраиваемые по частоте лазеры.

6. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА

6.1. Механизмыы возникновения нелинейности.

• 1* Насыщение поглощения.
• 2. Нелинейность, связанная с учетом силы Лоpенца
• 3. Ангармонический осциллятор.
• 4. Нелинейная воспpиимчивость среды.
• 5. Уравнения Максвелла для нелинейных сред.

6.2. Основныые эффекты нелинейной оптики.

• 1. Самофокусировка.
• 2. Генерация второй гармоники.
• 3. Параметрическое преобразование частоты.
• 4. Вынужденное рассеяние Мальденштамма-Бриллюэна.
• 5. Комбинационное рассеяние.

Замечания

Вопросы для повторения сгруппированы в порядке следования тем лекции.

В билеты будет включаться по два вопроса вместе с поясняющими их подпунктами (выделены форматом Bulleted List - "жирные точки"). Некоторые вопросы, содержашие большое число подпунктов, разделены на два билета.

* - вопросы для самостоятельного изучения: зти вопросы не были подробно рассмотрены на лекциях и не будут включены в билеты, несмотря на то, что они содержатся в программе курса. Указаные вопросы могут быть заданы преподаватеялми во время экзамена как дополнительные.

(С) Физический факультет СПбГУ       Последнее обновление: 16 мая 2000 года.