1 Введение в оптику. Основы геометрической оптики, законы отражения и преломления света.

1. Укажите начальную и конечную длину полны оптического диапазона, определите инфракрасную, ультрафиолетовую и видимую области.

2. Понятие показатель преломления среды и оптического пути луча света в среде.

3. Принцип Ферма.

4. Запишите и поясните рисунком закон отражения и закон преломления света (формула Снеллиуса).

5. В чем заключается явление полного внутреннего отражения света? При каких условиях оно возможно? (ответ сопроводить рисунком).

6. Конструкция волоконно-оптического световода. Что характеризует числовая апертура световода?

2 Явление интерференции

1. Нарисуйте интерференционную картину при интерференции двух одинаковых волн (Зависимость интенсивности от разности фаз). Кратко поясните рисунок.

2. Приведите схему интерферометра Майкельсона. Кратко поясните принцип работы.

3. Приведите схему интерферометра Фабри-Перо. Кратко поясните принцип работы.

4. Приведите схему интерферометра Маха-Цандера. Кратко поясните принцип работы.

5. Приведите схему интерферометра Саньяка. Кратко поясните принцип работы.

6. Нарисуйте интерференционную картину при интерференции М волн с одинаковыми амплитудами и одинаковыми разностями фаз. Кратко поясните рисунок.

7. Нарисуйте интерференционную картину при интерференции неограниченного количества волн с геометрически убывающими амплитудами и с одинаковыми разностями фаз. Кратко поясните рисунок.

3 Явление дифракции

1. Кратко поясните понятие дифракции, и разницу между теориями Френеля и Фраунгофера.

2. Приведите формулу дифракции от щели и нарисуйте дифракционную картину. Кратко поясните формулу и рисунок.

3. Приведите формулу для дифракции Фраунгофера на прямоугольном отверстии и нарисуйте двумерную дифракционную картину. Кратко поясните формулу и рисунок.

4. Приведите формулу для дифракционной решетки и нарисуйте дифракционную картину. Кратко поясните формулу и рисунок.

5. На примере дифракционной решетки напишите условия возникновения минимума и максимума. Объясните суть условия (критерия) Релея. Напишите выражения для таких параметров, как угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки и кратко поясните их смысл.

6. Что такое дифракция Брэгга, длина волны Брэгга?

4 Взаимодействие света со средой. Зависимость показателя

преломления от частоты. Формула Селмейера.

1. Физический смысл абсолютного показателя преломления.

2. Что характеризует вещественная и мнимая части комплексного показателя преломления.

3. Поясните физический смысл коэффициенты поглощения оптической среды. В чем заключается закон Бугера.

4. Поясните физический смысл появления пиков поглощения в среде на определенных длинах волн.

5. Как различить атомные и электронные резонансы в оптической среде при поглощении света.

6. Объясните смысл формулы Селмейера. В каких случаях можно применить данную формулу – вдали от резонансных частот или близко им?

5 Свет как электромагнитная волна. Явление поляризации света.

Разновидности поляризаций.

1. В чем заключается поперечный характер световых волн.

2. Напишите формулу, из которой следует поперечный характер световых волн. Объясните физический смысл формулы.

3. Что имеют в виду, когда говорят, что свет имеет правую или левую поляризацию?

4. Напишите формулы для вектора Пойнтинга, энергии и интенсивности световых вол и коротко поясните физический смысла.

5. Почему при рассмотрении взаимодействия света с веществом определенный приоритет имеет вектор ? Коротко обоснуйте.

6 Основы квантовой оптики

1. Что такое термодинамическое равновесие. Понятие абсолютно черного тела.

2. Напишите формулу для закона смещения Вина и закона Стефана-Больцмана. Коротко объясните физический смысл этих формул.

3. Нарисуйте спектр абсолютно черного тела. Запишите формулу Релея-Джинса для спектральной плотности равновесно теплового излучения. Что означает понятие «Ультрафиолетовая катастрофа»?

4. Напишите формулу М. Планка, коротко проанализируйте. Дайте понятие фотона.

5. Что такое фотоэффект? Коротко объясните смысл уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

6. Что такое импульс фотона? Коротко поясните эффект Комптона. Напишите уравнение де-Бройля.

7. Боровская модель атома. Какие противоречия с точки зрения классической физики «спасает» модель Бора.