Вопросы к экзамену по курсу "Оптика", Крылов И. Р. 2022-2023 учебный год.

1. Фокальная плоскость 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.

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

3. Глаз: радужная оболочка, зрачок, хрусталик, сетчатка. Аккомодация глаза. Свет и цвет. Три цвета радуги, три цветных светодиода в одной точке монитора, три краски струйного принтера. Лупа. Увеличение лупы. Окуляр.

4. Подзорная труба или телескоп. Подзорная труба Кеплера, подзорная труба Галилея. Угловое увеличение телескопа. Микроскоп.

5. Призменный спектрометр. Линзы спектрометра: конденсорная, коллиматорная, объектив, окуляр. Нормальная ширина щели. Градуировка спектрометра.

6. Аберрация. Хроматическая и сферическая аберрация, астигматизм, дисторсия, кома.

7. Распространение света в неоднородной среде. Эйконал. Уравнение эйконала. Уравнение для вычисления траектории луча в неоднородной среде.

8. Принцип Ферма.

9. Рефракция, атмосферная рефракция, молярная рефракция. Миражи.

10. Диапазоны электромагнитных волн и источники излучения. Разложение светового поля по частотам. Ряды Фурье для светового поля.

11. Спектр света. Разные определения спектра света. Спектр экспоненциально затухающего светового цуга.

12. Спектр огибающей амплитудно-модулированного светового импульса и спектр самого импульса. Соотношение неопределенности частоты и времени (без доказательства).

13. Явление интерференции. Ширина полос. Видность. Интенсивность света при сложении двух световых волн ортогональных поляризаций. Интенсивность света при сложении двух световых волн одинаковой поляризации, как функция разности фаз. Интенсивность света при сложении двух волн произвольной поляризации.

14. Связь ширины интерференционных полос и угла между интерферирующими волнами. Интерференция лазерных и интерференция нелазерных источников света.

15. Получение интерференции методом деления амплитуды. Интерференция волн отраженной и прошедшей полупрозрачную пластинку. Интерференция света при отражении от плоскопараллельной пластинки. Интерферометр Майкельсона. Ширина интерференционных полос в этих опытах.

16. Получение интерференции методом деления волнового фронта. Опыт Юнга. Бипризма Френеля. Зеркало Ллойда. Билинза Бийе. Ширина интерференционных полос в этих методах.

17. Порядок интерференции или номер интерференционной полосы. Когерентность, частично когерентный свет. Квазимонохроматический свет. Относительная спектральная ширина источника света. Длина и время когерентности. Механизм смазывания интерференционной картины за счет немонохроматичности источника света на примере опыта Юнга.

18. Пространственная когерентность. Длина пространственной когерентности. Апертура интерференции, максимально допустимая апертура интерференции. Механизм смазывания интерференционной картины за счет протяженности источника света на примере опыта Юнга. Объем когерентности.

19. Звездный интерферометр Майкельсона. Измерение угловых размеров звезд.

20. Локализация интерференционной картины на примере наблюдения интерференции в схеме с бипризмой Френеля. Полосы равного наклона при отражении света от плоскопараллельной пластинки.

21. Полосы равной толщины при отражении света от тонкой пленки. Кольца Ньютона.

22. Полосы равного наклона и равной толщины в интерферометре Майкельсона. Интерферометр Жамена. Интерферометр Рождественского (Маха-Цендера). Интерферометр Рэлея.

23. Скалярная теория дифракции Кирхгофа. Коэффициент наклона. Применение теории Кирхгофа к дифракции света на отверстии в непрозрачном плоском экране.

24. Зоны Френеля. Радиусы зон Френеля. Векторные диаграммы для зон Френеля. Пятно Пуассона.

25. Зонная пластинка. Фокус зонной пластинки. Отношение интенсивностей в фокусе линзы и зонной пластинки. Ложные фокусы зонной пластинки. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии.

26. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракция Фраунгофера на прямоугольном отверстии.

27. Принцип Бабине. Дифракция Френеля на краю экрана. Спираль Корню.

28. Дифракционная решетка. Главные дифракционные максимумы. Угловая ширина главного максимума. Побочные максимумы дифракционной решетки. Спектральное разрешение решетки. Критерий Рэлея.

29. Дифракционная решетка с отсутствующими четными главными дифракционными максимумами.

30. Голограмма плоской световой волны. Голограмма точки при нормальном падении опорной волны. Голограмма точки при наклонном падении опорной волны. Плоская голограмма протяженного объекта. Голографическая интерферометрия. Толстослойная голограмма. Метод Денисюка.

31. Дифракционный предел разрешения телескопа и глаза. Понятие о разрешающей способности микроскопа.

32. Модель атома Томсона. Комплексная поляризуемость атомов.

33. Комплексный показатель преломления. Его связь с коэффициентом поглощения и вещественным показателем преломления. Закон Бугера — Ламберта — Бера.

34. Лоренцевская форма линии поглощения. Нормальная и аномальная дисперсия света.

35. Однородный (лоренцевский) и неоднородный (доплеровский) контур спектральной линии.

36. Причина неравенства n > 1 в области прозрачности среды.

37. Оптика плазмы. Оптика металлов. Прозрачность сред для рентгеновского излучения.

Срочно забыть.

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

2. Фотометрический парадокс Ольберса.

3. Апертурная диафрагма. Входной и выходной зрачок. Апертура. Относительное отверстие.

4. Эйконал по Бутикову.

5. Из принципа Ферма можно получить закон преломления.

6. Теорема Парсеваля.

7. Соотношение неопределенности Гейзенберга.

8. Лазерный дальномер.

9. Интегральная теорема Кирхгофа.

10. Трудности теории дифракции Кирхгофа.

11. Формулы Стрэттона — Чу.

12. Теория дифракции Френеля. Построения Гюйгенса.

13. Дифракция Фраунгофера и фурье-образ амплитудного коэффициента пропускания экрана.

14. Алгоритм Герчберга — Сакстона (Gerchberg-Saxton algorithm).

15. Аппаратная функция дифракционной решетки.

16. Отражательная решетка с профилированным штрихом.

17. Термодинамика света. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана — Больцмана. Закон смещения Вина. Формула Планка.

18. Световое давление. Корпускулярная и волновая трактовка.

19. Фотоэффект. Опыты Столетова. Красная граница фотоэффекта. Формула Эйнштейна.