Вопросы для самопроверки:
1. Каков физический смысл функции видности?
2. Что означает выражение: функция видности равна: а) 1; б) 0.
3. Каков физический смысл времени когерентности?
4. В каком случае длина когерентности равна бесконечности?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.81, 5.97, 5.98,
Тема 6: Интерференционная картина от протяженных квазимонохроматических источников (2 ч). Интерферометр Юнга. Радиус и степень пространственной когерентности, их оценки для полей тепловых источников и лазеров. Интерференция в пленках. Полосы равной толщины и равного наклона, их локализация.
Вопросы для самопроверки:
1. Чем обусловлена видимость интерференции от двух щелей?
2. На измерении какой величины основывается определение угловых размеров звезд в звездном интерферометре?
3. Где локализованы полосы равной толщины и полосы равного наклона?
4. Является ли конечность размеров источника в случае полос равного наклона фактором, ограничивающим интерференцию?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.83, 5.84, 5.85, 5.92, 5.94
Тема 7: Многоволновыая интерференция (2 ч). Суперпозиция многих волн с равными амплитудами. Интерферометр Фабри-Перо. Формула Эйри. Пластинка Люммера-Герке. Стоячие световые волны. Опыты Винера. Применение интерферометров в научных исследованиях и технике: измерение малых смещений, рефрактометрия. Интерференционные фильтры и зеркала.
Вопросы для самопроверки:
1. В чем состоит причина возникновения почти полного отражения или почти полного пропускания волны в интерферометре Фабри – Перо?
2. Какие факторы ограничивают разрешающую способность интерферометра Фабри–Перо?
3. Почему область дисперсии интерферометра Фабри–Перо невелика?
4. Опишите принцип действия интерференционных фильтров.
Домашнее задание:
[0.1] № 5.97, 5.99, 5.100
Тема 8: Дифракция света (2 ч). Явление дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционный интеграл и его трактовка. Зоны Френеля. Применение векторных диаграмм для качественного анализа дифракционных картин. Зонные пластинки. Дифракционный интеграл Френеля-Фраунгофера. Приближение Френеля и Фраунгофера.
Вопросы для самопроверки:
1. Сформулируйте дополнения Френеля к принципу Гюйгенса.
2. Объясните сущность метода зон Френеля.
3. Запишите интеграл Френеля – Кирхгофа. Что он описывает?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.102, 5.104, 5 105, 5.110.
Тема 9: Дифракция Фраунгофера (2 ч). Дифракция на круглом отверстии и круглом экране. Дифракция Фраунгофера как пространственное преобразование Фурье. Угловой спектр и его ширина. Дифракционная решетка.
Вопросы для самопроверки:
1. В какой зоне осуществляется дифракция Фраунгофера?
2. При каких условиях дифракция Фраунгофера наблюдается на малых расстояниях?
3. Опишите возникновение дифракции на решетке с помощью представления на непрерывно изменяющихся структурах.
Домашнее задание:
[0.1] № 5.113, 5.126, 5.128, 5.132, 5.134.
Тема 10: Спектральные приборы и их основные характеристики (2 ч). Аппаратная функция. Угловая и линейная дисперсия. Разрешающая сила. Область дисперсии. Дифракционное ограничение на разрешающую способность линзы, телескопа и микроскопа.
Вопросы для самопроверки:
1. Какая дифракционная картина называется изображением?
2. Что ограничивает предел разрешающей способности оптических приборов и почему?
3. Можно ли тонкослойные голограммы восстановить с помощью обычных некогерентных источников света? Как это можно сделать?
4. Каким физическим фактором обуславливается возможность восстановления изображения, записанного на толстослойной голограмме, с помощью излучения со сплошным спектром?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.153, 5.156, 5.161, 5.163
Тема 11: Дисперсия света (2 ч). Зависимость показателей поглощения и преломления от частоты. Фазовая и групповая скорости, их соотношение (формула Рэлея). Дисперсионное расплывание волновых пакетов.
Вопросы для самопроверки:
1. Всегда ли групповая скорость света совпадает со скоростью переноса энергии группой волн?
2. Сформулируйте основные положения классической теории дисперсии.
3. Сформулируйте основные положения классической теории поглощения света.
Домашнее задание:
[0.1] № 5.128, 5.218, 5.229, 5.231
Тема 12: Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков (2ч). Формулы Френеля. Поляризация отраженной и преломленной волн. Угол Брюстера. Явление полного внутреннего отражения, его применения.
Вопросы для самопроверки:
1. Изменяется ли фаза колебаний векторов напряженности электрического и магнитного поля при отражении? Если изменяется то как?
2. Сформулируйте граничные условия для векторов поля световой волны, которые полностью определяют законы отражения и преломления.
3. Какие физические факторы определяют значение угла Брюстера?
4. Почему экспериментальная проверка формул Френеля может быть выполнена наиболее эффективно при углах Брюстера?
5. Возможно ли полное внутреннее отражение при падении волны на границу раздела со стороны оптически менее плотной среды?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.179, 5.182, 5.183, 5.188.
Тема 13: Распространение световых волн в анизотропных средах (2 ч). Фазовая и лучевая скорости. Одноосные и двухосные кристаллы. Двойное лучепреломление света. Качественный анализ распространения света с помощью построения Гюйгенса.
Вопросы для самопроверки:
1. В каких случаях векторы электрического смещения и напряженности электрического поля волны в анизотропной среде совпадают?
2. Почему в общем случае в анизотропной среде нормали к поверхности волнового фронта не совпадает с направлением потока энергии волны? Когда они совпадают?
3. Сколько оптических осей может существовать в кристалле?
4. В каких случаях преломленный луч лежит в плоскости падения, а в каких выходит из нее?
5. Укажите основной принцип излучения линейно поляризованного света из естественного.
Домашнее задание:
[0.5] № 476, 477, 484, 490
Тема 14: Интерференция поляризованных волн (2 ч). Поляризационные приборы, четвертьволновые и полуволновые пластинки.. Получение и анализ эллиптически поляризованного света. Понятие о гиротропных средах.
Вопросы для самопроверки:
1. Чем отличается частично поляризованный свет от электрически поляризованного?
2. В чем причина образования креста при наблюдении интерференции в сходящихся лучах?
Домашнее задание:
[0.1] №5.192, 5.194, 5.197, 5.198, 5.201
Тема 15: Искусственная оптическая анизотропия и оптическая активность (2 ч). Естественная оптическая активность. Сахарометрия. Анизотропия оптических свойств, индуцированная механической деформацией, электрическим (эффекты Поккельса и Керра), магнитным (эффекты Фарадея и Коттона-Муттона) полями.
Вопросы для самопроверки:
1. Чем объясняется вращение плоскости поляризации в оптически активных средах?
2. Что такое зеркальные изомеры?
3. От чего зависит направление вращение плоскости поляризации в магнитном поле?
4. В чем принципиальное отличие явления Коттона-Мутона от явления Фарадея?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.207, 5.208, 5.210., 5.212, 5.213
Контрольная работа №2 (2 часа)
Тема 16: Классические модели излучения света (2 ч). Классическая модель затухающего дипольного осциллятора. Оценка времени затухания. Лоренцева форма и ширина линии излучения. Естественная ширина линии излучения. Излучение ансамбля статистически независимых осцилляторов. Ударное (столкновительное) и допплеровское уширение спектральной линии. Понятие об однородном и неоднородном уширении.
Вопросы для самопроверки:
1. Как между собой связаны формы линий излучения и поглощения?
2. Как форма линии поглощения связана с резонансной амплитудной характеристикой линейного осциллятора и с затуханием?
3. Почему ударное уширение однородное?
4. Почему доплеровское уширение неоднородное?
Домашнее задание:
[0.5] № 695, 696, 699, 716.
Тема 17:Тепловое излучение (2 ч). Излучательная и поглощательная способности вещества и их соотношение. Модель абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана, формула смещения Вина. Формула Рэлея-Джинса. Ограниченность классической теории излучения.
Вопросы для самопроверки:
1. Связан ли расчет концентрации мод колебаний с конкретизацией граничных условий?
2. Сформулируйте условия, при которых получают формулы Рэлея – Джинса и Вина.
3. Для какой шкалы спектральной плотности излучения сформулирован закон смещения Вина?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.264, 5.266, 5.267, 5.269
Тема 18: Элементы квантового подхода (2 ч). Формула Планка. Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Модель двухуровневой системы. Взаимодействие двухуровневой системы с излучением: спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Многоуровневые системы. Явление люминесценции: основные закономерности, спектральные и временные характеристики, интерпретация в рамках квантовых представлений.
Вопросы для самопроверки:
1. С каких уровней на какие переходы могут быть как вынужденными, так и спонтанными, а с каких на какие только вынужденными? Почему?
2. Чем отличаются принципиально кванты света, испущенные в результате спонтанных переходов, от квантов света, испущенных в результате вынужденных переходов?
Домашнее задание:
[0.1] № 5.277, 5.279
[0.5] № 827, 829
Тема 19: Резонансное усиление света при инверсной заселенности энергетических уровней (2 ч). Методы создания инверсной заселенности в различных средах. Факторы, определяющие ширину линии усиления. Лазеры — устройство и принцип работы. Роль оптического резонатора. Условия стационарной генерации (баланс фаз и баланс амплитуд). Продольные и поперечные моды. Спектральный состав излучения лазера. Факторы, определяющие предельную степень временной и пространственной когерентности. Синхронизации мод, генерация сверхкоротких импульсов.