2015光電子與光子學(xué)技術(shù)入學(xué)考試業(yè)務(wù)課考試大綱

2015光電子與光子學(xué)技術(shù)入學(xué)考試業(yè)務(wù)課考試大綱《激光原理》部分激光的基本原理（第6版出版社，第一章）光的受激輻射基本概念；激光的特性。光學(xué)諧振腔與高斯光束（第6版防工業(yè)出版社，第二章）穩(wěn)定球面腔：對稱共焦腔的自再現(xiàn)模及其行波場及計算。q(ABCD電磁場和物質(zhì)的共振相互作用（第6版第四章）電磁場和物質(zhì)相互作用：光譜線加寬和線型函數(shù)；自然加寬和碰連續(xù)激光器的增益與工作特性：增益系數(shù)與小信號增益；均勻加特性；單模激光器的線寬極限；激光器的頻率牽引。激光振蕩特性（第6版國防工業(yè)出版社，第五章）激光器的振蕩閾值和輸出功率和能量。弛豫振蕩、線寬極限、頻率牽引。（第6版）選模和穩(wěn)頻。Q《物理光學(xué)》部分（第三版第一章光的電磁理論光的電磁波性質(zhì)平面電磁波球面波電磁場的邊值關(guān)系光在兩介質(zhì)分界面上的反射和折射全反射第二章光波的疊加和分析兩個頻率相同、振動方向相同的單色光波的疊加駐波兩個頻率相同、振動方向互相垂直的光波的疊加要求：①掌握光的疊加原理，掌握同頻率、同振動方向的兩列光波的疊加；②理解頻率相同、振動方向互相垂直、有固定位相差關(guān)系的兩光波的疊加，掌握光的五種偏振態(tài)的特性；③領(lǐng)會群速度、相速度的概念，了解光程差、位相差的概念和轉(zhuǎn)換關(guān)系。第三章光的干涉和干涉儀實際光波的干涉及實現(xiàn)方法楊氏干涉實驗分波前干涉的其他實驗裝置條紋的對比度相干性理論平行平板產(chǎn)生的干涉楔形平板產(chǎn)生的干涉用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑3.10要求：①理解獲得相干光的方法，掌握條紋可見度的定義，以及空間相干性、時間相干性和光源振幅比對條紋可見度的影響；②掌握楊氏干涉的基本原理，干涉條件，熟悉光強(qiáng)分布的計算;③掌握等傾干涉和等厚干涉的條紋特征、光強(qiáng)分布計算；掌握邁克爾遜干涉儀、牛頓環(huán)的第四章多光束干涉與光學(xué)薄膜平行平板的多光束干涉法布里－珀羅干涉儀要求：①掌握平行平板多光束干涉的光強(qiáng)分布、干涉規(guī)律及應(yīng)用；第五章光的衍射5.1惠更斯-菲涅爾原理菲涅爾衍射和夫朗和費(fèi)衍射矩孔和單縫的夫朗和費(fèi)衍射圓孔的夫朗和費(fèi)衍射光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨本領(lǐng)多縫的夫朗和費(fèi)衍射要求：①了解標(biāo)量衍射基本理論，掌握菲涅爾衍射和夫朗和費(fèi)衍射的近似條件;基本原理及相關(guān)計算公式；③掌握圓孔夫朗和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布規(guī)律，理解光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)及有關(guān)計算。第七章光的偏振與晶體光學(xué)基礎(chǔ)偏振光和自然光晶體的雙折射雙折射的電磁理論晶體光學(xué)性質(zhì)的圖形表示光波在晶體表面上的反射和折射晶體光學(xué)器件偏振光和偏振器件的矩陣表示要求：①掌握偏振光和自然光的差別，熟悉獲得偏振光和檢驗偏振光的方法;②熟悉雙折射的電磁理論、單軸晶體和雙軸晶體的光學(xué)性質(zhì)及其圖形表示，光波在晶體中傳播的幾何法描述；③平面光波在各向異性媒質(zhì)界面上的反射和折射;④偏振器和補(bǔ)償器的原理和應(yīng)用;Assignment 作答；獨(dú)立完成)1.已知t=0時的波形為：?(y,0)?32y2?1y2m/st=0t=1s時的波形。2.（1）U1(z,t)?acos(hz??t??0)tz?)]T?U3(z,t)?a(Bz?ct)2.U2(z,t)?acos2[2?(（2）試確定上述各波的傳播方向和傳播速度143.12??10rad/，而在任一t給定時刻，相位隨距離x4??10rad/m106x向前進(jìn)，求出波的傳播速率并寫出波函數(shù)的表達(dá)式。zE=5cos[1015?(z/(0.7ctAlightwavetravelsfrompointAtopointBinvacuum.Supposeweintroduceintoitspathaflatglassplatng?1.50ofthicknessL=1.00mm.Ifthvacuumwavelengthis500nm,howmanywavesspanthespacefromAtoBwithandwithouttheglassinplace?Whatphaseshiftisintroducedwithinsertionoftheplate?AssignmentII(要求：抄題；書寫規(guī)范清晰；英文題目可以英文作答；獨(dú)立完成)rrxy?y?????x???Ey?0，Ez?102cos???1014?t?????c?2??求出該電磁波的頻率、波長、振幅、周期和初相位。xt=0x?0；在處，x?5?/12k面簡諧波的波函數(shù)，并且證明它是三維波動微分方程的解。與這些波前相聯(lián)系的波場的類型和傳播特征。x2?y2U1(x,y,0)?exp[i5k()]Dx2?y25x?8yU2(x,y,0)?exp[ik()]exp[?ik()]2D2Dx2?y25x?8yU3(x,y,0)?exp[?i4k()]exp[?ik()].2D2Dk?2??,D?0.kt]},求k方向的單位矢量k0AssignmentIII(要求：抄題；書寫規(guī)范清晰；英文題目可以英文作答；獨(dú)立完成)10.A550nmharmonicelectromagnetic(EM)wavewhoseelectricfieldisinthez-directionistravelinginthey-directioninvacuum.Whatisthefrequencyofthewave?Determineboth?andkforthiswave.Iftheelectricfieldamplitudeis600V/m,whatistheamplitudethemagneticfield?WriteanexpressionforbothE?t?andB?t?giventhateachzeroatx=0andt=0.Putinalltheappropriateunits.2.Considertheplaneelectromagneticwave(inSIunits)givenbyexpressionsE?Ey?2cos?2??10??t?14????x???，andEz?0.??c?2??Whatarethefrequency,wavelength,directionofmotion,amplitude,initialphaseangle,andpolarizationofthewave?Writeanexpressionforthemagneticfluxdensity.試確定下列各組光波表示式所代表的偏振態(tài)Ex?E0sin??t?kz?,Ey?E0cos??t?kz?Ex?E0cos??t?kz?,Ey?E0cos??t?kz??4?Ex?E0sin??t?kz?,Ey??E0sin??t?kz?4.的偏振態(tài)的瓊斯矢量。AssignmentIV(要求：抄題；書寫規(guī)范清晰；英文題目可以英文作答；獨(dú)立完成)h=0.01mm折射率若光波的波長500nm，試計算插入玻璃片前后光束光程和相位的變化。A，波長為λxz軸夾角為θxy試計算下面兩種色散規(guī)律的群速度（表示式中的v是相速度：（1）電離層中的電磁波，v?波波長，b是常數(shù)。（2）正交c的直波導(dǎo)管中的電磁波，v?cc是真空中的光速，a是與波導(dǎo)管截面有關(guān)的常數(shù)。400nmxy兩波的振幅為Axzz軸的夾角分別為10度和-10度。求：xyxyXOYz面光波的表達(dá)式為（省略exp??i?子）E?x,y,z?e在＝0平面上放置一個足夠大的平面模板，ikzt01x?2?0.8?????求從模板右側(cè)剛剛射出的波長的空間頻譜Efx,y變化。???【提示：?函數(shù)公式?xAssignmentV獨(dú)立完成)I040與空氣分界面上的兩個布儒斯特角。1.56為零，求這束光的偏振態(tài)和入射角。（自然光）60°，試求太陽光的透射率。Figurebelowisaplotofthesineoftheangle-of-incidenceversussineofthetransmissionanglemeasuredaslightpassedfromairintoamoreopticallydensemedium.Discussthecurve.Whatisthesignificanceoftheslopeoftheline?Guessatwhatthedensemediummightbe.AssignmentVI答；獨(dú)立完成)1、望遠(yuǎn)鏡之物鏡為一雙膠合透鏡，其單透鏡的折射率分別為1.52和1.60別為多少？（假設(shè)光束通過各反射面時接近正入射）1.521.68面的入射角也是布儒斯特角。600nmAssignmentVII答；獨(dú)立完成)DeterminetheresultantofthesuperpositionoftheparallelE1?E01sin??t??1?andE2?E02sin??t??2?when??120?,E01?6,E02?8,?1?0,and?2??UsethecomplexrepresentationtofindtheresultantE?E1?E2,E1?E0cos?kx??t?andE2??E0cos?kx??t?.Describethecompositewave.ConsiderthefunctionsE1?3cos?tandE2?4sin?t.ProvethatE3?E1?E2?5cos??t???;determine?.DiscussthevaluesofE3wherevereitherE1?0orE2?0.DoesE3leadorlagE1?Explain.1cm璃片一端與反射鏡接10?m250?mxoyA1A2（cos?1,cos?1,co1（cos?2,cos?2,co2試求xoy平面上的光強(qiáng)分布及空間頻率。AssignmentVIII答；獨(dú)立完成)Let’snowderiveabeatpatternexpressionassumingthatthetwooverlappingequal-amplitudecosinewaveshaveangularspatialfrequencieskc??kandkc??k,andangulartemporalfrequenciesof?c???and?c???,respectively.Herekcand?ccorrespondtothecentralfrequencies.ShowthattheresultantwaveisthenE?2E01cos??kx???t?cos?kcx??ct?Provethatthespeedoftheenvelope,whichisthewavelengthoftheenvelopdividedbytheperiodoftheenvelope,equalsthegroupvelocity,namely,??k.0xzzAxyAssignmentIX答；獨(dú)立完成)0.4mm50cm試求光屏上第一亮條紋與中央亮條紋之間的距離。P0.1mmP少？P1.5mm1m1＝650nm和?2＝532nm的兩種光波，試求兩光波分別形成的條紋間距以及兩組條紋的第8863.Kr放電管發(fā)出的紅光波長為?＝605.7nm700mm，試求該光波的波譜寬度和頻率寬度。D（???，并設(shè)兩波長的光強(qiáng)度相等。x??2?Dx?????2?Dx?I?4a?1?cos????cos??d2??d??00????2式中，a為每一縫的光振幅；求證可見度的變化周期為。WillwegetaninterferencepatterninYoung’sexperimentifwereplacthesourceslitSbyasinglelightbulb?WhatwouldoccurifwereplacedslitsS1andS2bytheresamebulbs?AssignmentX獨(dú)立完成)Whitelightfallingontwolongnarrowslitsemergesandisobservedonadistantscreen.Ifredlight(??780nm)inthefirstorderfringeoverlapsviinthesecond-orderfringe,whttr’swavelength?S1M普通雙縫干涉產(chǎn)生的條紋有何異同？屏SS1S2C=5.0A=2.0cma=0.5mm鏡面右側(cè)，距離右側(cè)鏡邊緣B=3.0m，設(shè)光波波長為589nm。接收屏上干涉條紋的間距Δx=?在接收屏上最多能看到幾個條紋？AssignmentXI(要求：抄題；書寫規(guī)范清晰；英文題目可以英文作答；獨(dú)立完成)Supposeawedge-shapedairfilmismadebetweentwosheetsofglass,withapieceofpaper7.618?10-5mthickusedathespacerattheirveryIflightofwavelength500nmcomesdownfromdirectlyabove,determinethenumberofbrightfringesthatwillbeseenacrossthewedge.在題圖中，ABDOAB設(shè)計一測量金屬細(xì)絲直徑的方案；BAB光垂直照射下看到的條紋形狀如何？若單色光波長?＝632.8nm2/5，問凹槽的深度是多少？MAMichelsonInterferometerisilluminatedwithmonochromaticOneofitsmirrorsisthenmoved2.53?10-5m,anditisobservedthat92fringe-pairs,brightanddark,passbyintheprocess.Determinethewavelengthoftheincidentbeam.用鈉黃光（589.3nm）10個亮環(huán)，且中心是亮斑（中心亮斑不計為亮環(huán)數(shù)，移動平面鏡M1到中心吞（吐）105M110M1移動的距離；移動前中心亮斑的干涉級次；移動后中心亮斑的干涉級次。假設(shè)照明邁克爾遜干涉儀的光源發(fā)出兩種波長為?1?2M1平移時，條紋將周期性地消失和再現(xiàn)。若以?hM1色光的波長差?1?2?h如果把鈉光包含的?1＝589.6nm2＝589.0nm?hAssignmentXII答；獨(dú)立完成)S為中心波長為500nm10nm求觀察屏上干涉條紋消失時的級次。600nm600nmF－P干涉儀上進(jìn)行比1.5mm重合一次。試求未知光波的波長。600nm隔d10mmF-P?1的光所產(chǎn)生的干涉條紋的中間，問二光波長相差多少？Athinfilmofethylalcohol(n=1.36)spreadonaflatglassplateilluminatedwithwhitelightshowsacolorpatterninreflection.Ifaregionofthefilmreflectsonlygreenlight(500nm)strongly,howthickisit?如果接收屏緊靠近勞埃德鏡的右端（即B=0德鏡接觸點處的光強(qiáng)=？在菲涅耳雙面鏡實驗中，單色光波長?0.5m1.5m觀察屏上條紋的間距；P83】2mm的圓形500nm1.5m發(fā)生干涉的最大距離是多少？波長為0.40?m～0.76?m、1.5強(qiáng)？2013年11月12日課后要求（）表達(dá)式；從google中搜索HuygenFresnlKirhof們在對光學(xué)發(fā)展的第五章光的衍射20131119（要求：單周作業(yè)寫在AB有題目，有解答）推導(dǎo)證明：用點光源發(fā)出的球面波照明衍射物體，經(jīng)過薄透鏡之復(fù)振幅分布。3600nm21.5nm，系統(tǒng)中透鏡的焦距為400nm980nm寫出遠(yuǎn)離狹縫區(qū)的衍射光強(qiáng)表達(dá)式；12180樣功能的理想裝置，推導(dǎo)光強(qiáng)分布表達(dá)式并畫出強(qiáng)度花樣草圖。Anarrowsingleslit(inair)inanopaquescreenisilluminatedbyinfraredfromaHe-Nelaserat1152.2nm,anditisfoundthatthecenterofth10thdarkbandintheFraunhoferpatternliesatanangleof6.2?offthecentralaxis.Pleasedeterminethewidthoftheslit.Atwhatanglewillthe1minimumappeariftheentirearrangementisimmersedinwater(n=1.33)ratherthanair?20131122請按照要求完成：作業(yè)本上有題目和解答；1.Acollimatedbeamofmicrowavesimpingesinametalscreenthatcontainsalonghorizontalslitthatis20cmwide.Adetectormovingparalleltothescreeninthefar-fieldregionlocatesthefirstminimumofirradianceatanangleof36.87?abovethecentralaxis.Determinethewavelengthoftheradiation.2.P237:5.12;5.18;20131126請按照要求完成：作業(yè)本上有題目和解答；Twolongsl