Устный экзамен по физике (4 сессия)

Программа экзамена:

1. Волновое уравнение. Монохроматические волны. Комплексная амплитуда. Уравнение Гельмгольца.

2. Монохроматические волны. Комплексная амплитуда. Уравнение плоской и сферической волн. Интерференция плоской и сферической волн.

3. Интерференция монохроматических волн. Ширина интерференционных полос. Видность полос.

4. Влияние немонохроматичности света на видность интерференционных полос. Понятие о временной когерентности. Связь времени когерентности с шириной спектра: соотношение неопределённостей.

5. Видность интерференционных полос при использовании квазимонохроматических источников света. Максимальное число наблюдаемых полос. Максимально допустимая разность хода в интерференционных опытах.

6. Апертура интерференционной схемы и влияние размеров источника на видность интерференционных полос. Понятие о пространственной когерентности. Радиус пространственной когерентности.

7. Связь радиуса пространственной когерентности с угловым размером протяженного источника. Видность интерференционных полос при использовании протяженных источников света. Звездный интерферометр Майкельсона.

8. Максимально допустимая разность хода волн в интерференционных опытах и её связь со временем когерентности.

9. Радиус пространственной когерентности и ограничение на допустимые размеры источника в интерференционных опытах.

10. Принцип Гюйгенса-Френеля. Количественная формулировка принципа Гюйгенса-Френеля. Волновой параметр как критерий подобия дифракционных явлений.

11. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Спираль Френеля. Пятно Пуассона и условия его наблюдения.

12. Зонная пластинка Френеля. Интенсивность света в фокусе зонной пластинки. Идеальная линза. Фокусировка света.

13. Волновой параметр (число Френеля). Условие наблюдения дифракции Френеля и Фраунгофера. Область геометрической оптики.

14. Дифракция Фраунгофера. Связь с преобразованием Фурье. Дифракция Фраунгофера на щели и круглом отверстии. Поле в фокальной плоскости линзы.

15. Дифракция Фраунгофера в оптических приборах. Разрешающая способность телескопа и микроскопа. Критерий Релея.

16. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность и область дисперсии. Разрешающая способность призмы.

17. Дифракция Фраунгофера на решетке: положение и интенсивность главных максимумов, их ширина и максимальный порядок.

18. Интерферометр Фабри-Перо как оптический резонатор. Разрешающая способность интерферометра, связь с добротностью.

19. Дифракция Френеля на периодических структурах. Эффект саморепродукции.

20. Принципы Фурье-оптики: представление произвольной волны в виде суперпозиции плоских волн разных направлений. Пространственное преобразование Фурье. Пространственная частота. Метод Релея в задачах дифракции.

21. Теория Аббе формирования оптического изображения. Фурье-плоскость оптической системы.

22. Принципы пространственной фильтрации. Методы наблюдения фазовых структур.

23. Поле в фокальной плоскости линзы. Связь с преобразованием Фурье.

24. Дифракция Фраунгофера на амплитудной и фазовой синусоидальной решетке.

25. Методы наблюдения прозрачных (фазовых) структур. Методы темного поля и фазового контраста.

26. Голография. Голограмма точечного источника (голограмма Габора). Разрешающая способность голограммы. Понятие о голограмме с наклонным опорным пучком.

27. Объёмная голограмма. Восстановление изображения объёмной голограммой.

28. Электромагнитные волны на границе раздела двух диэлектриков. Явление Брюстера. Поляризация отражённой и преломлённой волн.

29. Способы получения линейно-поляризованного света. Дихроизм. Поляроиды. Закон Малюса.

30. Электромагнитные волны в одноосных кристаллах. Обыкновенная и необыкновенная волны. Кристаллические пластинки λ / 2 и λ / 4.

31. Двулучепреломление. Интерференция поляризованных волн.

32. Нелинейная поляризация среды. Генерация второй гармоники. Условие фазового синхронизма. Оптическое детектирование света в кристаллах.

33. Нелинейные оптические эффекты. Самофокусировка. Пороговая мощность.

34. Дисперсия. Фазовая и групповая скорости. Формула Релея. Классическая теория дисперсии. Дисперсия в ионосфере и металлах.