天津大学809光电子学基础2018年大纲

天津大学809光电子学基础2017年大纲

一、考试的总体要求

旨在考查考生是否具备光电子学专业的物理学基础和主要的专业课知识。其中物理学基础的考试内容为《物理光学》课程；专业课为《激光原理》课程。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具备应用物理学原理去灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解决问题的过程和结果。

二、考试的内容及比例

与物理学基础相关的考试内容涉及《物理光学》课程；与光电子技术相关的考试内容涉及《激光原理》课程。考试内容以大题为单元，共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题30分。其中《物理光学》5道大题，《激光原理》5道大题。每门课程的详细考试大纲见附录。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具有应用原理灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解题过程和结果。

三、考试的题型及比例

共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。题型包括基本概念考查题，分析论证推导题，数值估算题等。原则上概念题比例较大，约占70~80％。

四、考试形式及时间

考试形式为笔试，考试时间为3小时（或以研究生院公布的为准）。

附录：

《激光原理》部分

1．激光的基本原理（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第一章）

光的受激辐射基本概念；激光的特性。

2．光学谐振腔与高斯光束（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第二章）

(1)光腔理论的一般问题：光学谐振腔与模(纵模与横模)的基本概念；共轴球面腔的稳定性条件；光腔的损耗。

(2)稳定球面腔：对称共焦腔的自再现模及其行波场及计算。

(3)高斯光束：高斯光束的基本性质；高斯光束q参数的变换规律(ABCD法则)；高斯光束的聚焦与准直；高斯光束的自再现变换与稳定球面腔；高斯光束模式的匹配。

3．电磁场和物质的共振相互作用（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第四章）

(1)电磁场和物质相互作用：光谱线加宽和线型函数；自然加宽和碰撞加宽(均匀加宽)；多普勒加宽(非均匀加宽)；激光器的速率方程。

(2) 连续激光器的增益与工作特性：增益系数与小信号增益；均匀加宽、非均匀加宽及综合加宽工作物质的增益饱和特性；连续激光器的工作特性；单模激光器的线宽极限；激光器的频率牵引。

4．激光振荡特性（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第五章）

(1) 激光器的振荡阈值和输出功率和能量。

(2) 弛豫振荡、线宽极限、频率牵引。

5．激光器特性的控制与改善（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第七章）

(1) 选模和稳频。

(2) 调Q与锁模。

《物理光学》部分

《物理光学》，（第三版），梁铨廷，电子工业出版社

第一章光的电磁理论

1.1 光的电磁波性质

1.2 平面电磁波

1.3 球面波

1.5 电磁场的边值关系

1.6 光在两介质分界面上的反射和折射

1.7 全反射

要求：掌握麦克斯韦方程组与物质方程；平面波、球面波的表达式；玻应廷矢量；光强；折反射定律；菲涅尔公式在几种特殊角度下的表达式；布儒斯特角。

第二章光波的叠加和分析

2.1 两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加

2.2 驻波

2.3 两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的叠加

2.4 不同频率的两个单色光波的叠加

要求：

掌握光的叠加原理，掌握同频率、同振动方向的两列光波的叠加；

理解频率相同、振动方向互相垂直、有固定位相差关系的两光波的叠加，掌握光的五种偏振态的特性；

领会群速度、相速度的概念，了解光程差、位相差的概念和转换关系。

第三章光的干涉和干涉仪

3.1 实际光波的干涉及实现方法

3.2 杨氏干涉实验

3.3 分波前干涉的其他实验装置

3.4 条纹的对比度

3.5 相干性理论

3.6 平行平板产生的干涉

3.7 楔形平板产生的干涉

3.8 用牛顿环测量透镜的曲率半径

3.10 迈克耳孙干涉仪

要求：

理解获得相干光的方法，掌握条纹可见度的定义，以及空间相干性、时间相干性和光源振幅比对条纹可见度的影响；

掌握杨氏干涉的基本原理，干涉条件，熟悉光强分布的计算;

掌握等倾干涉和等厚干涉的条纹特征、光强分布计算；掌握迈克尔逊干涉仪、牛顿环的基本光路、工作原理，及干涉条纹的特性和计算。

第四章多光束干涉与光学薄膜

4.1 平行平板的多光束干涉

4.2 法布里－珀罗干涉仪

4.3 多光束干涉原理在薄膜理论中的应用

要求：

掌握平行平板多光束干涉的光强分布、干涉规律及应用；

掌握迈克尔逊干涉仪、F-P干涉仪的基本光路、工作原理及其应用。

第五章光的衍射

5.1 惠更斯-菲涅尔原理

5.3 菲涅尔衍射和夫朗和费衍射

5.4 矩孔和单缝的夫朗和费衍射

5.5 圆孔的夫朗和费衍射

5.6 光学成像系统的衍射和分辨本领

5.8 多缝的夫朗和费衍射

5.9 衍射光栅

要求：

了解标量衍射基本理论，掌握菲涅尔衍射和夫朗和费衍射的近似条件;

掌握矩孔、单缝和多缝夫朗和费衍射的光强分布规律; 掌握光栅的基本原理及相关计算公式；

掌握圆孔夫朗和费衍射的光强分布规律，理解光学仪器的分辨本领及有关计算。

第七章光的偏振与晶体光学基础

7.1 偏振光和自然光

7.2 晶体的双折射

7.3 双折射的电磁理论

7.4 晶体光学性质的图形表示

7.5 光波在晶体表面上的反射和折射

7.6 晶体光学器件

7.7 偏振光和偏振器件的矩阵表示

7.8 偏振光的干涉

要求：

掌握偏振光和自然光的差别，熟悉获得偏振光和检验偏振光的方法;

熟悉双折射的电磁理论、单轴晶体和双轴晶体的光学性质及其图形表示，光波在晶体中传播的几何法描述；

平面光波在各向异性媒质界面上的反射和折射;

偏振器和补偿器的原理和应用;

偏振光的琼斯矢量和偏振器件的琼斯矩阵表示法；

偏振光的干涉原理及会聚光的偏光干涉花样特点。

参考书：

《物理光学》，（第三版），梁铨廷，电子工业出版社

《物理光学学习指导与题解》，刘翠红编著，电子工业出版社

《物理光学与应用光学》，（第二版），石顺祥编著，电子科技大学出版社

一、考试的总体要求

    旨在考查考生是否具备光电子学专业的物理学基础和主要的专业课知识。其中物理学基础的考试内容为《物理光学》课程；专业课为《激光原理》课程。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具备应用物理学原理去灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解决问题的过程和结果。

 二、考试的内容及比例

    与物理学基础相关的考试内容涉及《物理光学》课程；与光电子技术相关的考试内容涉及《激光原理》课程。考试内容以大题为单元，共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题30分。其中《物理光学》5道大题，《激光原理》5道大题。每门课程的详细考试大纲见附录。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具有应用原理灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解题过程和结果。

三、考试的题型及比例

    共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。题型包括基本概念考查题，分析论证推导题，数值估算题等。原则上概念题比例较大，约占70~80％。

四、考试形式及时间

    考试形式为笔试，考试时间为3小时（或以研究生院公布的为准）。

    附录： 《激光原理》部分

    1．激光的基本原理（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第一章）

光的受激辐射基本概念；激光的特性。

2．光学谐振腔与高斯光束（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第二章）

(1)光腔理论的一般问题：光学谐振腔与模(纵模与横模)的基本概念；共轴球面腔的稳定性条件；光腔的损耗。

(2)稳定球面腔：对称共焦腔的自再现模及其行波场及计算。

(3)高斯光束：高斯光束的基本性质；高斯光束q参数的变换规律(ABCD法则)；高斯光束的聚焦与准直；高斯光束的自再现变换与稳定球面腔；高斯光束模式的匹配。

    3．电磁场和物质的共振相互作用（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第四章）

(1)电磁场和物质相互作用：光谱线加宽和线型函数；自然加宽和碰撞加宽(均匀加宽)；多普勒加宽(非均匀加宽)；激光器的速率方程。

(2) 连续激光器的增益与工作特性：增益系数与小信号增益；均匀加宽、非均匀加宽及综合加宽工作物质的增益饱和特性；连续激光器的工作特性；单模激光器的线宽极限；激光器的频率牵引。

    4．激光振荡特性（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第五章）

(1) 激光器的振荡阈值和输出功率和能量。

(2) 弛豫振荡、线宽极限、频率牵引。

    5．激光器特性的控制与改善（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第七章）

(1) 选模和稳频。

(2) 调Q与锁模。

《物理光学》部分

《物理光学》，（第三版），梁铨廷，电子工业出版社 第一章

光的电磁理论

1.1 光的电磁波性质

1.2 平面电磁波

1.3 球面波

1.5 电磁场的边值关系

1.6 光在两介质分界面上的反射和折射

1.7 全反射

要求：掌握麦克斯韦方程组与物质方程；平面波、球面波的表达式；玻应廷矢量；光强；折反射定律；菲涅尔公式在几种特殊角度下的表达式；布儒斯特角。

第二章 光波的叠加和分析

2.1 两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加

2.2 驻波

2.3 两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的叠加

2.4 不同频率的两个单色光波的叠加

要求： 掌握光的叠加原理，掌握同频率、同振动方向的两列光波的叠加；

       理解频率相同、振动方向互相垂直、有固定位相差关系的两光波的叠加，掌握光的五种偏振态的特性； 领会群速度、相速度的概念，了解光程差、位相差的概念和转换关系。

第三章 光的干涉和干涉仪

3.1 实际光波的干涉及实现方法

3.2 杨氏干涉实验

3.3 分波前干涉的其他实验装置

3.4 条纹的对比度

3.5 相干性理论

3.6 平行平板产生的干涉

3.7 楔形平板产生的干涉

3.8 用牛顿环测量透镜的曲率半径

3.10 迈克耳孙干涉仪

    要求： 理解获得相干光的方法，掌握条纹可见度的定义，以及空间相干性、时间相干性和光源振幅比对条纹可见度的影响；

    掌握杨氏干涉的基本原理，干涉条件，熟悉光强分布的计算; 掌握等倾干涉和等厚干涉的条纹特征、光强分布计算；掌握迈克尔逊干涉仪、牛顿环的基本光路、工作原理，及干涉条纹的特性和计算。

第四章 多光束干涉与光学薄膜

4.1 平行平板的多光束干涉

4.2 法布里－珀罗干涉仪

4.3 多光束干涉原理在薄膜理论中的应用

要求： 掌握平行平板多光束干涉的光强分布、干涉规律及应用； 掌握迈克尔逊干涉仪、F-P干涉仪的基本光路、工作原理及其应用。

第五章 光的衍射

5.1 惠更斯-菲涅尔原理

5.3 菲涅尔衍射和夫朗和费衍射

5.4 矩孔和单缝的夫朗和费衍射

5.5 圆孔的夫朗和费衍射

5.6 光学成像系统的衍射和分辨本领

5.8 多缝的夫朗和费衍射

5.9 衍射光栅

要求： 了解标量衍射基本理论，掌握菲涅尔衍射和夫朗和费衍射的近似条件; 掌握矩孔、单缝和多缝夫朗和费衍射的光强分布规律; 掌握光栅的基本原理及相关计算公式； 掌握圆孔夫朗和费衍射的光强分布规律，理解光学仪器的分辨本领及有关计算。

第七章 光的偏振与晶体光学基础

7.1 偏振光和自然光

7.2 晶体的双折射

7.3 双折射的电磁理论

7.4 晶体光学性质的图形表示

7.5 光波在晶体表面上的反射和折射

7.6 晶体光学器件

7.7 偏振光和偏振器件的矩阵表示

7.8 偏振光的干涉

    要求： 掌握偏振光和自然光的差别，熟悉获得偏振光和检验偏振光的方法;

    熟悉双折射的电磁理论、单轴晶体和双轴晶体的光学性质及其图形表示，光波在晶体中传播的几何法描述；

    平面光波在各向异性媒质界面上的反射和折射; 偏振器和补偿器的原理和应用;

    偏振光的琼斯矢量和偏振器件的琼斯矩阵表示法； 偏振光的干涉原理及会聚光的偏光干涉花样特点。

    参考书：

《物理光学》，（第三版），梁铨廷，电子工业出版社

《物理光学学习指导与题解》，刘翠红编著， 电子工业出版社

《物理光学与应用光学》，（第二版），石顺祥编著，电子科技大学出版社

变化情况：无变化