哈尔滨工程大学619光学2020考研专业课初试大纲.pdf

### 哈尔滨工程大学619光学2020考研专业课初试大纲知识点概览 #### 一、几何光学 1. **基本概念**： - 波面与发光点：波面指的是同一时刻，波动所达到的空间各点的轨迹；发光点是指在光学系统中作为光源的点状物体。 - 光线与光束：光线是用来描述光传播路径的理想化模型，光束是一束光线的集合体。 - 光路：指光线在不同介质间传播的路径。 2. **基本定律**： - **光的直线传播定律**：光在同一均匀介质中沿直线传播。 - **光的独立传播定律**：不同光源发出的光，在传播过程中互不影响。 - **理想光组的物像关系**： - **图解法求像**：通过作图的方法来分析和求解成像问题。 - **解析法求像**：利用数学公式来求解成像问题。 3. **球面折射光路的计算公式**： - 球面折射光路的计算是几何光学中的重要内容之一，主要包括单个折射球面的光路计算公式。 4. **费马原理与马吕斯定律**： - **费马原理**：光在两点间传播时，实际路径所需的时间最短或为极值。 - **马吕斯定律**：描述偏振光通过偏振片后的光强变化规律。 #### 二、光的电磁场理论 1. **电磁场的基本方程**： - **麦克斯韦方程**：描述电磁场的基本方程组，包括高斯定律、磁通连续性定律、法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律。 - **物质方程**：描述介质中电磁场与物质相互作用的方程。 - **光波的辐射**：电磁波的能量传输特性，包括能量方程和波印廷矢量的概念。 - **波动方程**：描述电磁波在空间中传播的波动性质的方程。 2. **电磁波**： - 平面波、球面波和柱面波等是不同类型的电磁波形式。 - **谐波**：频率为基波整数倍的正弦波。 - **光波的位相**：描述光波位置的物理量。 - **相速度和群速度**：相速度是指波前的传播速度，群速度是指能量传播的速度。 3. **光的偏振**： - **偏振光和自然光**：偏振光的电矢量方向固定，自然光则没有特定的方向。 - **光的横波性**：电磁波是横波，其电场和磁场方向均垂直于传播方向。 - **光的偏振态及其表示**：利用琼斯矢量和斯托克斯参数等方式表示光的偏振状态。 4. **光波在各向同性媒质界面上的反射和折射**： - **边界条件**：当光波从一种介质进入另一种介质时，必须满足的物理条件。 - **反射定律和折射定律**：描述光在界面上反射和折射的基本定律。 - **菲涅耳公式**：用于计算反射率和透射率的公式。 - **反射率和折射率**：分别描述反射光强与入射光强的比例以及折射光速与入射光速的比例。 - **反射和折射产生的偏振**：在特定条件下，反射光和折射光会出现偏振现象。 #### 三、光的干涉 1. **两单色光波的干涉**： - 描述两束相同频率的光波相遇时形成的干涉现象。 2. **分波面的双光束干涉**： - **产生干涉的条件**：两束光波的相位差保持不变。 - **杨氏干涉**：经典的双缝实验。 - **其他的分波面干涉**：包括迈克尔逊干涉仪等多种干涉装置。 3. **分振幅的双光束干涉**： - **平行平板产生的干涉**：当光波穿过平行平板时，前后表面反射形成的干涉现象。 - **劈尖干涉**：由两个接近但不完全平行的表面产生的干涉。 - **牛顿环**：在空气层厚度变化的情况下，圆形透镜和平板玻璃之间形成的干涉环。 4. **驻波**：在特定条件下形成的波形，其中波节和波腹的位置保持不变。 5. **平行平板的多光束干涉**： - **多光束干涉的强度干涉**：多束光波在平行平板内部多次反射后形成的干涉图案。 - **干涉条纹的特点**：如条纹的宽度、间距等特征。 6. **光源的相干性**： - **时间相干性**：光源发出的光波在时间上的相关性。 - **空间相干性**：光源发出的光波在空间分布上的相关性。 #### 四、光的衍射 1. **衍射的基本理论**： - **惠更斯-菲涅耳原理**：描述波前上各点都可视为新的波源，从而解释衍射现象。 - **基尔霍夫衍射公式**：用于计算衍射场的精确公式。 - **夫琅和费衍射和菲涅耳衍射**：根据观察距离的不同分为远场（夫琅和费衍射）和近场（菲涅耳衍射）衍射。 2. **夫琅和费衍射**： - **单缝衍射**：单缝通过光时形成的衍射现象。 - **多缝衍射**：多缝通过光时形成的复杂衍射现象。 - **圆孔衍射**：圆形孔洞通过光时形成的衍射现象。 - **矩孔衍射**：矩形孔洞通过光时形成的衍射现象。 - **光栅衍射**：光栅通过光时形成的衍射现象，包括光栅缺级等特殊现象。 - **理想光学系统的分辨本领**：描述光学系统区分两个接近点的能力。 3. **菲涅耳衍射**： - **圆孔衍射**：与夫琅和费衍射类似，但观察点距离较近。 - **圆屏衍射**：圆屏遮挡部分光波引起的衍射现象。 - **直边衍射**：边缘通过光时形成的衍射现象。 - **单缝衍射**：单缝通过光时形成的衍射现象。 - **波带片**：利用菲涅耳衍射原理制成的光学元件。 #### 五、晶体光学 1. **双折射**： - **双折射现象**：某些晶体材料中，入射光被分解为两束折射光的现象。 - **晶体的介电张量**：描述晶体介电性质的张量。 2. **单色平面电磁波在各向异性媒质中的传播**： - **各向异性晶体中的电磁场方程**：描述电磁波在各向异性介质中传播的方程。 - **用解析法描述光在晶体中的传播**：利用数学方法解析求解光在晶体中的传播问题。 - **用图解法描述光在晶体中的传播**：通过图形直观展示光在晶体中的传播路径。 3. **偏振器和补偿器**： - **反射型偏振器**：通过反射将自然光变为偏振光。 - **双折射型偏振器**：利用双折射现象实现偏振光的选择。 - **散射型偏振器**：通过散射过程实现偏振效果。 - **二向色型偏振器**：通过选择性吸收实现偏振。 - **波片**：改变光的偏振状态。 - **补偿器**：用于调整光的相位差。 4. **光波经过晶体后的干涉**： - **平行光的偏光干涉**：平行光通过晶体后形成的干涉现象。 - **会聚光的偏光干涉**：会聚光通过晶体后形成的干涉现象。 5. **晶体的电光效应**： - **电光效应的基本理论**：描述电场对晶体光学性质的影响。 - **电光效应的应用**：例如调制器、显示器等器件。 #### 六、光的吸收、色散和散射 1. **光与物质相互作用的经典理论**：描述光与物质相互作用的基本原理。 2. **光的吸收**： - **一般的吸收和选择吸收**：物质对光的吸收特性。 - **气体的吸收**：气体分子对光的吸收现象。 - **固体和液体的吸收**：固态和液态物质对光的吸收特性。 3. **光的色散**： - **正常色散**：随着频率增加，折射率减小的现象。 - **反常色散**：特定频率范围内折射率随频率增加而增加的现象。 4. **光的散射**： - **瑞利散射**：描述小粒子对光的散射现象，是天空呈现蓝色的主要原因。 哈尔滨工程大学光学考研大纲涵盖了从基础的几何光学到高级的晶体光学等多个领域的重要知识点。这些知识点不仅构成了光学的基础理论框架，也为后续的学习和研究打下了坚实的基础。对于准备参加该专业课程考试的学生来说，深入理解和掌握这些知识点至关重要。