ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ 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


Билет 1

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В ВАКУУМЕ

Система уравнений Максвелла. Уравнение Даламбера. Свойства плоских монохроматических волн. Сферические волны. Пере-нос энергии электромагнитными волнами.

2. ИЗЛУЧЕНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА АТОМАМИ

Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна и связь между ними. Излучение абсолютно-черного тела.

___________________________________________________________

Билет 2

1. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

Линейная, круговая и эллиптическая поляризация плоских монохроматических волн. Естественный свет.

2. ГОЛОГРАФИЯ

Тонкие голограммы. Схемы записи и воспроизведения голографического изображения. Голограмма точки. Толстослойные голограммы. Динамическая голография.

___________________________________________________________

Билет 3

1. КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ДИПОЛЬНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Модель атома Томсона. Дипольное излучение и его диаграмма направленности. Радиационное затухание.

2. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ

Опыт Юнга с точечным и протяженным источником. Видность интерференционной картины. Влияние размеров источника на видность интерференционной картины.

___________________________________________________________

Билет 4

1. ЕСТЕСТВЕННАЯ ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ

Однородное уширение. Лоренцевский контур. Связь ширины линии с константой радиационного затухания.

2. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НАГРЕТЫХ ТЕЛ Излучательная и поглощательная способность тела. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Свойства черного излучения. Недостаточность классической теории для описания равновесия излучения с веществом.

___________________________________________________________

Билет 5.

1. РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ОПТИКЕ

Четырехмерный волновой вектор и четырехвектор энергии-импульса. Звездная аберрация. Эффект Доплера. Неоднородное уширение спектральных линий.

2. ВРЕМЕННАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ

Опыт Юнга с монохроматическим и немонохроматическим источниками света. Зависимость видности интерференционной картины от разности хода и спектрального состава излучения. Длина когерентности и время когерентности.

___________________________________________________________

Билет 6.

1. ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА

Атом Томсона в постоянном магнитном поле. Диаграммы направленности излучения осциллятора и ротатора. Спектральный состав и поляризация излучения атомов в постоянном магнитном поле.

2. КВАНТОВАЯ ГИПОТЕЗА И ФОРМУЛА ПЛАНКА

Квантование энергии осциллятора. Законы излучения черного тела как следствие формулы Планка.

__________________________________________________________

Билет 7.

1. ПЛОСКИЕ МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В ИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ Уравнения Максвелла для изотропной среды. Плоские волны в среде с комплексной диэлектрической проницаемостью. Однородные и неоднородные волны. Комплексный показатель преломления. Закон Бугера.

2. ЦЕНТРИРОВАННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Матричный метод расчета прохождения параксиальных лучей. Оптическая сила. Формула тонкой линзы.

_________________________________________________________

Билет 8.

1. НЕМОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В СРЕДЕ С ДИСПЕРСИЕЙ

Разложение волнового пакета на монохроматические составляющие. Фазовая и групповая скорости. Расползание волнового пакета в диспергирующей среде. Понятие о сигнальной скорости.

2. ФОТОНЫ

Развитие Эйнштейном квантовой гипотезы. Спонтанные и вынужденные переходы. Вывод формулы Планка. Коэффициенты Эйнштейна.

___________________________________________________________

Билет 9.

1. КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ДИСПЕРСИИ

Поляризуемость атома Томсона. Показатель преломления разреженного газа из атомов Томсона. Дисперсионный и Лоренцевский контур. Аномальная дисперсия. Связь спектров излучения и поглощения. Сила осциллятора.

2. МНОГОЛУЧЕВАЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Интерферометр Фабри-Перо как спектральный прибор. Интерференционные фильтры.

___________________________________________________________

Билет 10.

1. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ ГРАНИЦЫ ПРОЗРАЧНОГО ДИЭЛЕКТРИКА

Граничные условия. Законы отражения и преломления. Формулы Френеля. Угол Брюстера.

2. ФОТОНЫ

Фотоэффект и уравнение Эйнштейна. Импульс фотона. Эффект Комптона. Световое давление.

__________________________________________________________

Билет 11.

1. ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ

Амплитудные и энергетические коэффициенты отражения и пропускания. Предельный угол. Неоднородная волна.

2. УРАВНЕНИЕ ЭЙКОНАЛА

Приближение геометрической оптики. Эйконал. Распространение света в среде с переменным показателем преломления.

___________________________________________________________

Билет 12.

1. ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ

Отражение света от прозрачной среды с диэлектрической пленкой. Характеристическая матрица. Зависимость коэффициента отражения от параметров пленки.

2. ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Интерферометр Майкельсона. Интерферометр Рождественского. Фурье-спектроскопия.

___________________________________________________________

Билет 13

1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В СЛОИСТЫХ СРЕДАХ

Условия для векторов Е и В на границе двух диэлектриков. Матричный метод описания распространения света в слоистой среде. Диэлектрические зеркала.

2. ДИФРАКЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Разрешающая способность телескопа. Разрешающая способность микроскопа. Элементы теории Аббе

_________________________________________________________

Билет 14

1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В РЕАЛЬНЫХ СРЕДАХ

Формула Лоренц-Лоренца. Удельная рефракция. Элементы квантовой теории дисперсии. Сила осциллятора.

2. ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА-ФРЕНЕЛЯ (Постановка задачи о дифракции. Интеграл Кирхгофа. Обоснование принципа Гюйгенса-Френеля. __________________________________________________________

Билет 15

1. РАССЕЯНИЕ СВЕТА

Распространение света в мутных средах. Рассеяние на флуктуациях плотности.

2. ДИФРАКЦИЯ ФРЕНЕЛЯ

Дифракция на круглом отверстии. Зоны Френеля. Пятно Пуассона. Зонная пластинка.

___________________________________________________________

Билет 16

1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ

Диэлектрическая проницаемость металлов. Связь константы затухания с проводимостью. Плазменная частота.

2. ДИФРАКЦИЯ ФРЕНЕЛЯ НА ПРЯМОЛИНЕЙНОМ КРАЕ ЭКРАНА

Зоны Шустера. Спираль Корню.

___________________________________________________________

Билет 17

1. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ ПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Амплитудные и энергетические коэффициенты. Отражение от границы среды с сильным поглощением. Отражение от "идеального" металла. Поляризация отраженного света.

2. ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА

Приближение Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракция на прямоугольном отверстии.

__________________________________________________________

Билет 18

1. ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Поляризуемость атома Томсона в постоянном магнитном поле. Связь векторов Е и D. Эффект Фарадея. Естественная оптическая активность

2. ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА НА КРУГЛОМ ОТВЕРСТИИ

Дифракция на одиночном отверстии. Дифракция на одинаковых хаотически расположенных круглых отверстиях.

___________________________________________________________

Билет 19

1. ИСКУССТВЕННАЯ АНИЗОТРОПИЯ

Модель анизотропной молекулы. Газ из анизотропных молекул в электростатическом поле. Эффект Керра. Анизотропия, возникающая при механических напряжениях.

2.ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА

Амплитудный и энергетический коэффициенты отражения. Поляризация света, отраженного от поверхности металла. Зависимость энергетического коэффициента отражения от частоты падающего света.

___________________________________________________________

Билет 20

1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ОДНООСНЫХ КРИСТАЛЛАХ

Уравнения Максвелла для одноосных кристаллов. Обыкновенная и необыкновенная волны. Фазовая и лучевая скорость. Двулучепреломление.

2. ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ

Простейшая решетка. Решетки с профилированным штрихом. Решетки с синусоидальным пропусканием.

___________________________________________________________

Билет 21

1. ЭЛЕМЕНТЫ ОПТИКИ КРИСТАЛЛОВ

Одноосные и двуосные кристаллы. Фазовая и лучевая скорости. Формулы соответствия. Закон Френеля для двуосных кристаллов. Кристаллы с поглощением.

2. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА КАК СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР

Аппаратная функция спектрального прибора. Угловая дисперсия. Разрешающая способность. Свободная область дисперсии.

___________________________________________________________

Билет 22

1. СВЕТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ

Учет силы Лоренца в уравнении движения квазиупругого электрона. Объяснение светового давления с позиций волновой и корпускулярной теории.

2. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ

Одномерная и двумерная дифракционные решетки. Дифракция на трехмерной структуре. Толстослойные голограммы.

___________________________________________________________

Билет 23

1. НАЧАЛА НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ

Ангармоничность атомных осцилляторов. Связь векторов E и D в нелинейной среде. Метод последовательных приближений при решении уравнений Максвелла для волн в нелинейных средах.

2. СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ

Возникновение стоячих волн при отражении плоской монохроматической волны от идеального зеркала. Собственные колебания электромагнитного поля в оптическом резонаторе. ___________________________________________________________

Билет 24

1. ЭФФЕКТЫ САМОВОЗДЕЙСТВИЯ В НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕДАХ

Самоканализация. Самофокусировка.

2. ПОНЯТИЕ О КВАНТОВАНИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Собственные колебания электромагнитного поля в "зеркальном ящике". Плотность числа состояний. Фотоны. Статистика Бозе-Эйнштейна. Формула Планка.

__________________________________________________________

Билет 25

1. ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ

Метод последовательных приближений при решении системы уравнений Максвелла для среды с квадратичной нелинейностью. Условие синхронизма. Использование анизотропных сред для его выполнения.

2. НЕМОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В ВАКУУМЕ

Спектральное разложение. Энергетический спектр. Волновой пакет. Связь протяженности волнового пакета с шириной спектра. Примеры. Квазимонохроматическое излучение.

___________________________________________________________

Билет 26

1. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ Генерация второй гармоники как частный случай параметрического преобразования. Параметрическое преобразование частоты "вверх" и "вниз". Параметрические усилители света.

2. ПРИНЦИП ФЕРМА

Обоснование принципа Ферма. Законы геометрической оптики как следствие принципа Ферма. Принцип работы тонкой линзы с точки зрения принципа Ферма.

___________________________________________________________

Билет 27

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С АКУСТИЧЕСКИМИ КОЛЕБАНИЯМИ В УПРУГОЙ СРЕД Механизм нелинейного взаимодействия электромагнитных и акустических волн. Вынужденное рассеяние Мандельштама- Бриллюэна.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ В "ЗЕРКАЛЬНОМ ЯЩИКЕ"

Граничные условия. Собственный моды прямоугольного резонатора. Дискретный характер частотного спектра.

___________________________________________________________

Билет 28

1. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ ПЛОСКОЙ ГРАНИЦЫ ДИЭЛЕКТРИКА

Граничные условия. Обоснование законов геометрической оптики. Амплитудные коэффициенты отражения и пропускания. Угол Брюстера.

2. ОПЫТ ЮНГА

Опыт Юнга как частный случай дифракции на экране с двумя бесконечно узкими щелями. Опыт Юнга с точки зрения корпускулярной теории света.

___________________________________________________________


(С) Физический факультет СПбГУ       Последнее обновление: 26 мая 2000 года.