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中國科學院大學碩士研究生入學考試

《光學》考試大綱

一、考試科目基本要求及適用范圍概述

《光學》考試大綱適用于“光學”、“光學工程”、“物理電子學”等專業的碩士研究生入學考試。本課程考試旨在考查學生對光學的基礎理論、基本知識和基本技能掌握的程度，以及運用所學理論解決基本實際問題的能力。

二、考試形式和試卷結構

本課程考試形式為閉卷筆試，考試時間180分鐘，總分150分。考試內容包括物理光學和應用光學兩部分，各占比例約60%和40%。考試內容中基本概念和基本理論的考核占60%，綜合和實際應用的考核占40%。主要題型有：簡答題，計算題等。

三、考試內容

物理光學部分

(一)光的電磁理論基礎

1. 光波的特性：光波場的數學表示，光波的速度，光波場的時域、空域頻譜，光波場的橫波性及偏振態表示。

2. 光波在介質界面上的反射和折射：反射定律和折射定律，菲涅耳公式，反射率和折射率，反射和折射的相位、偏振特性，全反射。

(二)光的干涉

1. 光波干涉的基本條件，光的相干性;

2. 雙光束干涉、平行平板的多光束干涉;

3. 光學薄膜：增透膜，高反射膜，干涉濾光片;

4. 典型的干涉儀：邁克爾遜干涉儀，馬赫-澤德干涉儀，法布里-珀羅干涉儀。

(三)光的衍射

1. 光衍射的基本理論;

2. 夫朗和費衍射：單縫衍射，圓孔衍射，多縫衍射，巴俾涅原理;

3. 菲涅耳衍射：菲涅耳圓孔衍射，菲涅耳直邊衍射;

4. 衍射的應用：光柵，波帶片，小孔、細線直徑測量，狹縫測量;

5. 傅里葉光學基礎。

(四)光在各向異性介質中的傳播特性

1. 光在晶體中傳播特性的解析法描述、幾何法描述，光在各向同性介質、單軸晶體中的傳播特性;

2. 平面光波在晶體界面上的反射和折射特性：雙折射，雙反射;

3. 晶體光學元件：偏振棱鏡，波片和補償器;

4. 晶體的偏光干涉;

5. 晶體的旋光性。

(五)晶體的感應雙折射

1. 晶體的線性電光效應及應用;

2. 聲光效應(喇曼-乃斯衍射、布喇格衍射)及應用;

3. 法拉第效應。

(六)光的吸收、色散和散射

光的吸收、色散和散射基本概念。

應用光學部分

(七)幾何光學基礎

1. 基本概念和基本定律：光的直線傳播定律，折射和反射定律，費馬原理，馬呂斯定律;

2. 基本光學元件及其成像特性：符號規則，折射球面及其近軸區物像關系，反射球面鏡及其近軸區物像關系，反射平面鏡成像的特點和應用，平板的成像公式及其應用，反射棱鏡及其成像，透鏡及其成像，共軸球面光學系統及其成像。

(八)理想光學系統及其成像關系

1. 理想光學系統的基點和基面及其性質;

2. 圖解法確定理想光學系統的物像關系和基點、基面;

3. 解析法確定理想光學系統的物像關系—成像公式和放大率公式;

4. 理想光學系統的組合(雙光組組合公式、截距法和正切法求解多光組組合公式)。

(九)光學系統像差基礎和光路計算

1. 光學系統的像差及光路計算：像差的基本概念，共軸球面光學系統中近軸區的光路計算，共軸球面光學系統中子午面內光線的光路計算;

2. 光學系統的光束限制：孔徑光闌、入射光瞳和出射光瞳的作用及其確定方法，視場光闌、入射窗和出射窗的作用及其確定方法，漸暈和景深的概念。

(十)光學儀器

1. 眼睛(眼睛的結構、調節能力，眼睛的缺陷及其校正方法);

2. 放大鏡、顯微鏡和望遠鏡(基本原理、一般結構、基本使用方法)。

四、考試要求

物理光學部分

(一)光的電磁理論基礎

l. 掌握光電磁波的基本特性和基本參量;

2. 熟練掌握光波在介質界面上反射定律和折射定律、菲涅耳公式，掌握反射和折射的相位、偏振特性和全反射特性。

(二)光的干涉

1. 掌握光的相干性特性;

2. 熟練掌握雙光束干涉、多光束干涉特性;

3. 掌握光學薄膜的處理方法;

4. 掌握典型干涉儀和干涉濾光片的工作原理。

(三)光的衍射

1. 熟練掌握夫朗和費衍射的基本特性：單縫衍射、圓孔衍射、多縫衍射、巴俾涅原理;

2. 掌握菲涅耳衍射的特性：菲涅耳圓孔衍射、菲涅耳直邊衍射;

3. 熟練掌握光柵、波帶片的特性;

4. 掌握傅里葉光學基礎知識。

(四)光在各向異性介質中的傳播特性

1. 熟練掌握光在單軸晶體中的傳播特性;

2. 掌握平面光波在單軸晶體界面上的雙折射特性、相移特性、偏振特性;

3. 掌握偏振棱鏡、波片的工作原理和基本特性;

4. 掌握晶體偏光干涉的原理和基本特性。

(五)晶體的感應雙折射

1. 掌握晶體(KDP、GaAs)的線性電光效應及基本應用;

2. 掌握聲光效應、法拉第效應概念。

(六)光的吸收、色散和散射

了解光的吸收、色散和散射的基本概念。

應用光學部分

(七)幾何光學基礎

1. 掌握基本概念和基本定律;

2. 熟練掌握基本光學元件及其成像特性。

(八)理想光學系統及其成像關系

1. 掌握理想光學系統的基點和基面及其性質;

2. 能通過圖解法和解析法確定光學系統的物像關系，并能夠進行簡單的光學成像系統的設計;

3. 熟悉光組的概念，并能夠確定雙光組和多光組的等效光組。

(九)光學系統像差基礎和光路計算

1. 了解光學系統的像差和色差概念、基本特點及其對成像的影響，能夠求解簡單的球面光學系統的光路和基本初級像差;

2. 了解光學系統中光闌的作用和意義及其相關的概念，并能夠確定簡單光學系統的孔徑光闌和視場光闌。

(十)光學儀器

了解基本助視光學儀器的基本原理和結構。

五、主要參考書目

1. 石順祥、王學恩、劉勁松，物理光學與應用光學(第二版)，西安：西安電子科技大學出版社，2008.8。

2. 郁道銀、談恒英，工程光學(第二版)，北京：機城工業出版社，2006.2。