Программа лекционного курса

ОПТИКА

В.И. Лебедев.

(конспект лекций для студентов 2 курса специальности ФиМ. МГУ им. А.А. Кулешова. Могилев, 2005)

1. Ведение. История оптики. Шкала электромагнитных волн. Свойства и параметры плоской электромагнитной волны в вакууме. Монохроматические колебания и волны.

2. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции волн. Принцип спектрального разложения светового поля. Спектры испускания и поглощения излучения веществом.

3. Поляризация световой волны. Состояния поляризации плоской гармонической волны: эллиптическая, круговая, линейная. Методы измерения поляризации света. Поляризация при двулучепреломлении света. Фазовые пластинки. Дихроизм поглощения света. Пленочные поляризаторы. Поляризационные призмы. Фотоупругий эффект. Эффекты Керра, Поккельса. Электрооптический затвор. Оптическая активность. Эффект Фарадея. Оптический вентиль.

4. Элементы фотометрии. Основные фотометрические единицы: поток энергии, интенсивность, освещенность, сила света, светимость, яркость, спектральная плотность излучения. Энергия, импульс, момент импульса, переносимые световой волной. Световое давление. Эффект Садовского. Фотон.

5. Скорость света. Фазовая и групповая скорость. Астрономические наблюдения. Измерения скорости света. Лазерный эталон времени и длины. Эффект Доплера: продольный, поперечный, двойной.

6. Интерференция света.

Сложение гармонических колебаний. Интерференция волн. Классические эксперименты по наблюдению интерференции в оптике. Кольца Ньютона. Интерференция в тонких пленках. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Временная когерентность света. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Измерения когерентности. Принцип Фурье-спектроскопии. Звездный интерферометр Майкельсона. Многолучевая интерференция в плоскопараллельной пластинке. Интерферометр Фабри-Перо. Просветление оптики. Многослойные диэлектрические зеркала и светофильтры.

7. Дифракция света

Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля на одномерных структурах. Камера-обскура. Дифракция Фраунгофера на щели и отверстии. Дифракция на периодических структурах. Спектральная решетка. Фазовая решетка. Разрешающая способность дифракционной решетки. Спектральные приборы: спектрограф, монохроматор, спектрофотометр. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Зонная пластинка Френеля.

8. Отражение и преломление света на границе раздела. Полное внутреннее отражение. Формулы Френеля. Изменение фазы волны при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Принципы эллипсометрии. Волоконные световоды.

9. Основные понятия геометрической оптики: светящаяся точка, луч, гомоцентрический пучок лучей. Основные законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света; закон независимости световых лучей (принцип суперпозиции); закон отражения света; закон преломления света; принцип Ферма. Правила знаков при расчете оптической системы.

10. Основные положения теории оптических приборов. Плоские зеркала. Призмы. Спектральные призмы. Преломление света на сферической границе раздела двух сред. Тонкие линзы. Формула линзы. Построение изображения, создаваемого линзами. Построение изображения, создаваемого сферическим зеркалом. Угловое, линейное, продольное увеличение оптической системы. Инвариант Лагранжа-Гельмгольца. Освещенность изображения. Сложение тонких линз в оптическую систему. Аберрации оптических систем. Принципы расчета оптических систем.

11. Оптические приборы. Оптическое стекло. Методы шлифовки и полировки стекла. Глаз человека, как оптическая система. Аметропия глаза. Телескопы. Лупа. Микроскоп. Фотоаппарат. Проекционные аппараты. Дифракционная природа оптического изображения. Современные телескопы. Современная микроскопия. Принципы электронных методов регистрации и обработки изображения с помощью матриц фотоприемников. Цветная телевизионная камера.

12. Дисперсия, поглощение и рассеяние света. Нормальная и аномальная дисперсия света. Классическая теория дисперсии света в поглощающей среде. Закон Бугера. Коэффициент поглощения света. Цвета тел. Принципы колориметрии. Радуга. Рассеяние света. Закон Релея. Цвет неба и зорь.

13. Люминесценция. Спектры излучения нагретых тел. Законы излучения черного тела. Основные законы классической люминесценции. Эффект Черенкова.

РЕКОМЕНУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.4.Оптика. М.: Наука. 1980 г. 752 с.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976, 928 с.
3. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. М.: 1999 – 256 с.
4. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. Учебн. пособие для университетов. Изд.2. М., «Высшая школа», 1978, 383 с.

Дополнительная литература

1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Эткин В.С. Курс общей физики. Оптика и атомная физика. М.: Просвещение. 1982.

2. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. М.:1998. – 656 с.

3. Берклеевский курс физики. т.3. Ф. Крауфорд. Волны. М., Изд. Наука, 1976, 528 с.

4. Н.П. Гвоздева, К.И. Коркина. Прикладная оптика и оптические измерения. М., Машиностроение, 1976, 383 с.

5. Р. Дитчберн. Физическая оптика. М.: «Наука»,1965 г. 632 с.

6. Г. Шредер, Х. Трайбер. Техническая оптика. М.: «Техносфеора», 2006 – 424 с.

Дата добавления: 2014-01-13