Вопросы к коллоквиуму по курсу "Оптика".

Крылов И. Р. 2021-2022 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 амплитуда, частота, волновой вектор, волновое число, фаза волны. Фазовая и групповая скорость волны. Показатель преломления.

         3. Поперечность световых волн в прозрачной изотропной среде. Соотношение полей 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. Приемники света: фоторезистор, фотодиод, ФЭУ, лавинный фотодиод. Полупроводниковые лазеры. Управление частотой генерации полупроводникового лазера.

         7. Полупроводниковые лазеры с нелинейным кристаллом. Центр инверсии, хиральность, оптическая активность. Условие фазового синхронизма. Излучение Вавилова — Черенкова. Черенковский счетчик.

         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-й стеклянной призме, условие отражения без потерь. Уголковый отражатель. Измерение расстояния от Земли до Луны.

         12. Плоская неоднородная световая волна, возникающая при полном внутреннем отражении света. Экспериментальное наблюдение плоской неоднородной 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 монохроматической 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 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.

         22. 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.

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

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

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

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

         27. Распространение света в среде, где показатель преломления зависит только от вертикальной координаты. Уравнение n sin(α) = const.

         28. Принцип Ферма.

 

 

 

 

 

 

Срочно забыть.

            1. Оптика, как предмет физики.

            2. Световые волны в прозрачной изотропной среде.

            3. Частные решения волнового уравнения.

            4. Обычно групповая скорость света меньше фазовой скорости.

            5. Старое определение плоскости поляризации.

            6. Коэффициенты Эйнштейна.

            7. Уровни энергии твердого тела.

            8. Полупроводники n- и p- типа.

            9. Полупроводниковый диод.

            10. Светодиод.

            11. Лучевая и фазовая скорости в простейшем частном случае.

            12. Построение двойной лучевой поверхности с помощью лучевого эллипсоида.

            13. Построения Гюйгенса в изотропной и анизотропной среде.

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

            15. Фотометрический парадокс Ольберса.

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

            17. Эйконал по Бутикову.