课程编号： 442 课程名称：物理光学（含应用光学）
一、 考试的总体要求
考查学生对本课程的基础理论、基本知识和基本技能掌握的程度，以及运用所学的理
论解决实际问题的能力。要求学生能以光的电磁理论为理论基础，掌握光波在传播过程中所发生的各种现象的规律及其应用。
二、 考试的内容及比例
本课程满分150分。包括物理光学（约占90%）和应用光学（约占10%）两部分。
“物理光学”部分的考试范围：
光在各向同性和各向异性介质中传播时所发生的各种现象的规律及其应用。
具体内容为：
光波的基本性质及其数学描述
(1) 波动的数学描述和标量波：波动概念和性质；简谐平面波常用物理量：时间周期、空间周期、时间频率、空间频率、时间角频率（园频率）、空间角频率（传播数）之间的关系；平面波、球面波的特点和表示方法及基模高斯波的特点；相位、等相面、相速度、群速度的概念；均匀波和非均匀波的概念；空间频率的概念和近z轴条件下的表达式。
(2) 偏振态：光波的五种偏振光：线偏振光、园偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光的特点及传播过程中的变化规律；产生线偏振光的方法；光波单色性与偏振的概念以及两者之间的关系。
(3) 电磁波：平面电磁波的性质；光强度（辐射通量密度）的概念和表达式 。
(4) 光波在各向同性媒质界面上的反射和折射：反射率、透射率和光强的关系及其影响因素；垂直入射时的菲涅尔公式；布儒斯特定律及布儒斯特角入射时反射光强和透射光强的关系；反射时产生相移（半波损失）的几种情况（尤其是垂直入射时）；外反射和全内反射时偏振态的变化；全内反射的条件和规律。
双光束干涉和多光束干涉
（1）两单色波的干涉：相干和干涉的概念和两者间的关系；两点光源的干涉，形成空间回转双曲面的规律；干涉条纹的定域和非定域的概念和决定因素；光程差和位相差的概念、表达式和它们之间的关系；干涉条纹可见度的概念及影响干涉条纹可见度的因素。
（2）各种干涉现象的规律和特点：双缝干涉和薄板干涉的规律，装置中条件变化后，会分析光程差和位相差的变化；迈克尔逊干涉仪的特点及补偿板的作用。
（3）光波场的时间相干性和空间相干性：相干长度和相干时间的概念；时间相干性和空间相干性的概念，它们与光源性质的关系，两种相干性与干涉条纹可见度的关系。
（4）多光束干涉: 平行平板多光束干涉的规律和反射光、透射光相对光强表达式；法-珀干涉仪的特性，分光原理、滤光原理、自由光谱范围（标准具常数）的概念；光学薄膜中 膜系的单层膜和多层高反射膜的特点，会分析增加反射或透射的干涉原理。
光的衍射
（1）衍射基本理论和两种衍射：标量衍射理论：记住常用菲涅尔－基尔霍夫衍射积分公式；菲涅尔衍射和夫琅和菲衍射的概念；两种衍射的主要区别；夫琅和菲衍射花样的重要性质。
（2）各种开孔的夫琅和菲衍射规律和应用：单缝衍射、园孔衍射、双缝和多缝衍射的特点和规律、衍射角宽度、光强分布；提高光学仪器分辩本领的方法。
（3）衍射光栅原理和应用：光栅方程；最大光谱级次；光栅的分辩本领和色散本领的概念、表达式；闪耀光栅的原理及主闪耀条件。
(4) 傅立叶光学在衍射中的应用：空间频率和空间滤波的概念；阿贝成像原理、 调制的概念；会画出各种开孔（单缝、园孔、双缝、多缝、椭圆孔、方形孔、双园孔、二维光栅等）的夫琅和菲衍射花样简图；干涉和衍射的相同点和不同点。
晶体光学
（1） 晶体光学的三个重要结论：晶体中波法线方向 与光线方向 分离，电位移矢量 与电场 分离，始终保持 ；在晶体中的每个波法线方向 允许两个相互垂直的、具有不同折射率和相速度的线偏振光o光和e光存在，o光垂直于光轴所在平面振动， e光在光轴所在平面内振动；对于正单轴晶体， ，光线方向 比波法线方向 更靠近光轴，对于负单轴晶体， ，光线方向 比波法线方向 更远离光轴，e光线方向 与波法线方向 存在分离角 。
（2）光波在晶体中传播的几何表示：折射率椭球和折射率曲面的性质；折射率椭球中波法线方向 平行于光轴、垂直于光轴、为任意方向的三种情况下，o光和e光传播方向和折射率的变化规律。
（3）平面光波在各向异性媒质界面上的反射和折射：存在双折射和双反射，记住光波经晶体后的相位延迟表达式 （所有的量均是对波法线方向 而言）；会分析在单轴晶体中波法线方向 平行于光轴、垂直于光轴、为任意方向的几种情况下，o光和e光在晶体中和出射晶体的传播方向、振动方向和偏振态的变化规律（参考书“物理光学与应用光学”P221-222的图4－31、32、33、34、35）。
（4）偏振器和补偿器的原理和应用：会分析光波在以格兰棱镜、渥拉斯顿棱镜为代表的偏振棱镜中的传播方向和偏振方向；掌握 波片和 波片的原理、作用及其应用。
（5）晶体的偏光干涉和旋光性：光波通过两个正交偏振器间的晶体后的干涉原理、两个偏振器的作用；晶体的偏光干涉与薄板、迈克尔逊干涉仪等干涉的区别；旋光性的规律，旋光片与半波片的区别。
“应用光学”部分的考试范围：
成象的基本概念；光在单球面上的反射和折射；理想光学系统的物像关系（高斯公式）和垂轴放大率；薄透镜焦距和成象公式；典型光学仪器（望远镜、显微镜等）原理。
三、 试卷类型及比例
试题类型包括：填空题、是非判断题、选择题、简答题、计算题、分析题、证明题等，每年的试题类型从中选几类，前四类题一般占40-50% ，后三类题一般占50-60% 。试题反映本课程的主要内容和要求，适当均匀分布在上述内容中。
四、 考试形式及时间
考试形式为笔试。考试时间为三小时（满分150分）。
五、 主要参考教材
1． 石顺祥，张海兴，刘劲松.物理光学与应用光学.西安：西安电子科技大学出版社，2000
2． 廖延彪.物理光学.北京：电子工业出版社，1986
3． E.赫克特、A.赞斯著. 光学，（上、下册）. 詹达三、秦克诚、林福成译.北京：人民教育出版社
4． 赵凯华、钟锡华. 光学 ，（上、下册）.北京：北京大学出版社
5． 于 建.物理光学补充习题与思考题.（天津大学自编讲义），2002