天津大學(xué)2020碩士研究生初試考試自命題科目大綱807工程光學(xué)與光電子學(xué)基礎(chǔ)

807807工程光學(xué)與光電子學(xué)基礎(chǔ)一、考試模塊劃分方式：考試內(nèi)容分為、BA塊為光電子學(xué)基礎(chǔ)。二、各模塊初試大綱：（一）考試的總體要求

A模塊：工程光學(xué)本門課程的考試旨在考核學(xué)生有關(guān)應(yīng)用光學(xué)和物理光學(xué)方面的基本概念、基本理論和實(shí)際解決光學(xué)問題的能力?？忌鷳?yīng)獨(dú)立完成考試內(nèi)容，在回答試卷問題時(shí)，要求概念準(zhǔn)確，邏輯清楚，必要的解題步驟不能省略，光路圖應(yīng)清晰正確。（二）考試的內(nèi)容及比例考試內(nèi)容包括應(yīng)用光學(xué)和物理光學(xué)兩部分。“應(yīng)用光學(xué)”應(yīng)掌握的重點(diǎn)知識(shí)包括：幾何光學(xué)的基本理論和成像概念、理想光學(xué)系統(tǒng)理論、光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制、平面和平面系統(tǒng)對(duì)成像的影響、像差的基本概念和典型光學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)、成像關(guān)系及光束限制等。具體知識(shí)點(diǎn)如下：1、掌握幾何光學(xué)基本定律與成像基本概念，包括：四大基本定律及全反射的內(nèi)容與現(xiàn)象解釋；完善成像條件的概念和相關(guān)表述；幾何光學(xué)符號(hào)規(guī)則以及單個(gè)折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。2圖解法求像的方法；解析法求像方法（牛頓公式、高斯公式）；理想光學(xué)系統(tǒng)三個(gè)放大率的定義、計(jì)算公式及物理意義；理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系；正切計(jì)算法以及幾種典型組合光組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像關(guān)系等。3反射棱鏡的種類、基本用途及成像方向判別；光楔的偏向角公式及其應(yīng)用等。4、掌握典型光學(xué)系統(tǒng)的光束限制分析，包括：孔徑光闌、入瞳、出瞳、孔徑角的定義及它們的關(guān)系；視場(chǎng)光闌、入窗、出窗、視場(chǎng)角的定義及它們的關(guān)系；漸暈、漸暈光闌、漸暈系數(shù)的定義；物方遠(yuǎn)心光路的工作原理；光瞳銜接原則及其作用；場(chǎng)鏡的定義、作用和成像關(guān)系等。5、了解像差基本概念，包括：像差的定義、種類和消像差的基本原則；7種幾何像差的定義、影響因素、性質(zhì)和消像差方法等。6、掌握幾種典型光學(xué)系統(tǒng)的基本原理和特點(diǎn)，包括：正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的定義和特征，校正非正常眼的方法；視覺放大率的概念、表達(dá)式及其意義；顯微鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的計(jì)算公式；臨界照明和坷拉照明系統(tǒng)的組成、優(yōu)缺點(diǎn)；望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的計(jì)算公式；攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的計(jì)算公式；投影系統(tǒng)的概念、計(jì)算公式以及其照明系統(tǒng)的銜接條件等?！拔锢砉鈱W(xué)”應(yīng)掌握的重點(diǎn)知識(shí)包括：光的電磁理論基礎(chǔ)、光的干涉和干涉系統(tǒng)、光的衍射、光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)等。具體知識(shí)點(diǎn)如下：14種情況下兩列波的疊加結(jié)果、性質(zhì)分析。2紋特點(diǎn)及其現(xiàn)象的應(yīng)用；了解條紋可見度的定義、影響因素及其相關(guān)概念（包括臨界寬度和允許寬度、空間相干性和時(shí)間相干性、相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間等）；掌握平行平板的雙光束干涉定域面、干涉裝置、干涉條紋的性質(zhì)和計(jì)算公式；掌握楔形平板的雙光束干涉定域面、干涉裝置、干涉條紋的性質(zhì)和計(jì)算公式；掌握典型雙光束干涉系統(tǒng)（斐索、邁克爾遜）及其應(yīng)用；掌握平行平板的多光束干涉條件、裝置、干涉條紋性質(zhì)與計(jì)算。3射條紋性質(zhì)分析；掌握單縫夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分析；了解圓孔夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分析，成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)；掌握多縫夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分析；掌握衍射光柵（平面光柵）方程、特性；了解閃耀光柵、階梯光柵的方程、特性。4、掌握自然光、偏振光和部分偏振光的定義、特點(diǎn)，偏振度的定義，能夠產(chǎn)生偏振光的方法；掌握布儒斯特定律和馬呂斯定律；掌握晶體光學(xué)的基本概念（單軸正負(fù)晶體），會(huì)用惠更斯原理分析晶體的雙折射現(xiàn)象；掌握各種起偏器、分束器和波片（l/4波片、l/2波片和全波片）的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理；了解偏振光的矩陣表示，會(huì)用矩陣方法表示偏振光和配置器件，并求出射光的矩陣；掌握偏振光的變換和測(cè)定方法（辨別偏振光、產(chǎn)生要求的偏振光）；掌握偏振光的干涉原理、裝置、公式、光強(qiáng)分布特性?？荚噧?nèi)容中基本理論、基本知識(shí)和基本技能性題目占80%左右，綜合和實(shí)際應(yīng)用題目（有一定難度的題目）不超過20%。（三）試卷題型及比例試題類型包括：填空題、是非判斷題、多重選擇題、簡(jiǎn)答題、作圖題、計(jì)算題等，每年的試題類型從中選幾類，其中計(jì)算題所占比例一般為40-50%，其他各類題型一般占50%。試題反映本課程的主要內(nèi)容和要求，適當(dāng)均勻分布在上述內(nèi)容中。（四）考試形式及時(shí)間考試形式為筆試，考試時(shí)間為3小時(shí)。（五）參考文獻(xiàn)[1]3[2][3]《工程光學(xué)復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答（第2版）》，蔡懷宇，機(jī)械工業(yè)出版社，2016（一）考試的總體要求

B模塊：光電子學(xué)基礎(chǔ)準(zhǔn)確表達(dá)解決問題的過程和結(jié)果。（二）考試的內(nèi)容及比例與物理學(xué)基礎(chǔ)相關(guān)的考試內(nèi)容涉及《物理光學(xué)》課程；與光電子技術(shù)相關(guān)的考試內(nèi)容105總分得零。每道大題3055道大題。每門課程的詳細(xì)考試大綱見附錄。每道大題可以是若干小題的集合，或若干關(guān)聯(lián)的小問題。主要考查考生對(duì)基本概念的理解是否正確，是否具有應(yīng)用原理靈活解決具體問題的能力，能否簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確表達(dá)解題過程和結(jié)果。（三）考試的題型及比例105或若干關(guān)聯(lián)的小問題。題型包括基本概念考查題，分析論證推導(dǎo)題，數(shù)值估算題等。原則70~80％。（四）考試形式及時(shí)間考試形式為筆試，考試時(shí)間為3小時(shí)（或以研究生院公布的為準(zhǔn)）。附錄：《激光原理》部分激光的基本原理（《激光原理》，（6版），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（《激光原理》，（6版），社，第二章）)定性條件；光腔的損耗。穩(wěn)定球面腔：對(duì)稱共焦腔的自再現(xiàn)模及其行波場(chǎng)及計(jì)算。高斯光束：高斯光束的基本性質(zhì)；高斯光束q(ABCD光束的聚焦與準(zhǔn)直；高斯光束的自再現(xiàn)變換與穩(wěn)定球面腔；高斯光束模式的匹配。電磁場(chǎng)和物質(zhì)的共振相互作用（《激光原理》，（第6版），,業(yè)出版社，第四章）()；激光器的速率方程。合加寬工作物質(zhì)的增益飽和特性；連續(xù)激光器的工作特性；單模激光器的線寬極限；激光器的頻率牽引。激光振蕩特性（《激光原理》，（6版），周炳琨編著國(guó)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。5．激光器特性的控制與改善（《激光原理》，（第6版），周炳琨編著,國(guó)防工業(yè)出版社，第七章）選模和穩(wěn)頻。Q與鎖模?！段锢砉鈱W(xué)》部分《物理光學(xué)》，（第三版），梁銓廷，電子工業(yè)出版社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(chǎng)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要求：掌握麥克斯韋方程組與物質(zhì)方程；平面波、球面波的表達(dá)式；玻應(yīng)廷矢量；光強(qiáng)；折反射定律；菲涅爾公式在幾種特殊角度下的表達(dá)式；布儒斯特角。第二章光波的疊加和分析兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的單色光波的疊加駐波兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直的光波的疊加要求：掌握光的疊加原理，掌握同頻率、同振動(dòng)方向的兩列光波的疊加；理解頻率相同、振動(dòng)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；領(lǐng)會(huì)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(shí)際光波的干涉及實(shí)現(xiàn)方法楊氏干涉實(shí)驗(yàn)分波前干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置條紋的對(duì)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(cè)量透鏡的曲率半徑3.10邁克耳孫干涉儀要求：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(shí)間相干性和光源振幅比對(duì)條紋可見度的影響；掌握楊氏干涉的基本原理，干涉條件，熟悉光強(qiáng)分布的計(jì)算；掌握等傾干涉和等厚干涉的條紋特征、光強(qiáng)分布計(jì)算；掌握邁克爾遜干涉儀、牛頓環(huán)的基本光路、工作原理及干涉條紋的特性和計(jì)算。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：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；掌握邁克爾遜干涉儀、F-P干涉儀的基本光路、工作原理及其應(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：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；掌握矩孔、單縫和多縫夫朗和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布規(guī)律;掌握光柵的基本原理及相關(guān)計(jì)算公式；掌握?qǐng)A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(jì)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：掌握偏振光和自然光的差別，熟悉獲得偏振光和檢驗(yàn)偏振光的方法；熟悉雙折射的電磁理論