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[考研大纲] 天津大学2023年硕士研究生初试807工程光学与光电子学基础考试大纲

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发表于 2022-9-29 15:38:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
807工程光学与光电子学基础考试大纲与去年没有变化,具体如下:



一、考试模块划分方式:
考试内容分为必答模块和选答模块(A、B),满分 150 分。
必答模块满分为 100 分,为所有考生必做模块;
选答模块分为工程光学模块(A)和光电子学基础模块(B),每个模块满分为 50 分,考生只能选择其中的一个模块作答(若 A、B 两模块均作答,选答模块成绩不计入总成绩)。



二、考试内容和比例
1、考试内容
本科目的考试包含物理光学、应用光学和激光原理课程的考核。其中必答模块旨在考核学生的基本概念和基本理论;选答模块考核学生利用基本原理实际解决光学问题的能力。
2、各课程分数比例
必答模块:物理光学占 40%、应用光学占 30%、激光原理占 30%;
选答模块 A:物理光学占 20%、应用光学占 80%;
选答模块 B:物理光学占 80%、激光原理占 20%。



三、各课程的考试大纲
(一)物理光学
“物理光学”应掌握的重点知识包括:光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。具体知识点如下:
1、掌握麦克斯韦方程组与物质方程;掌握电磁波的平面波解和球面波解,包括:电磁波的数学表达和意义,物理量的关系,电磁波的性质、坡印廷矢量等;掌握光在两介质分界面上的反射和折射定律,包括:菲涅尔公式在几种特殊角度下的表达式、反射折射光的性质、布儒斯特角、全反射等。
2、掌握波的叠加原理、计算方法和 4 种情况下两列波的叠加结果、性质分析;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;掌握干涉现象的定义和形成干涉的条件;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;掌握杨氏双缝干涉性质、装置、公式、条纹特点及其现象的应用;掌握定域面的概念;掌握等倾干涉和等厚干涉的条纹特征、光强分布计算;掌握典型双光束干涉系统(牛顿干涉仪、迈克尔逊仪)的原理及其应用;掌握平行平板的多光束干涉条件、装置、干涉条纹性质与计算。
3、掌握衍射现象定义、衍射系统和分类;掌握菲涅尔衍射和夫琅和费衍射的近似条件;掌握矩孔、单缝和多缝夫琅和费衍射的光强分布规律;掌握圆孔夫琅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;掌握光栅(平面光栅、闪耀光栅、阶梯光栅)的基本原理、特性及相关计算公式。
4、掌握自然光、偏振光和部分偏振光的定义、特点,偏振度的定义,熟悉获得偏振光和检验偏振光的方法;掌握布儒斯特定律和马吕斯定律;掌握晶体光学的基本概念(光轴、主平面、主截面、单轴正负晶体),以及光波在晶体中传播的几何法描述;会用惠更斯原理分析晶体的双折射现象;掌握各种起偏器、补偿器、分束器和波片(l/4 波片、l/2 波片和全波片)的结构、工作原理和应用;掌握偏振光的琼斯矢量和偏振器件的琼斯矩阵表示法;掌握偏振光的变换和测定方法(辨别偏振光、产生要求的偏振光);掌握偏振光的干涉原理、装置、公式、光强分布特性。
(二)应用光学
“应用光学”应掌握的重点知识包括:几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下:
1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念,包括:四大基本定律及全反射的内容与现象解释;完善成像条件的概念和相关表述;几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。
2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用,包括:基点、基面的主要类型及其特点;图解法求像的方法;解析法求像方法(牛顿公式、高斯公式);理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义;理想光学系统两焦距之间的关系;正切计算法以及几种典型组
合光组的结构特点、成像关系等。
3、掌握平面系统的主要种类及应用,包括:平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用;反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别;光楔的偏向角公式及其应用等。
4、掌握典型光学系统的光束限制分析,包括:孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系;视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系;渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义;物方远心光路的工作原理;光瞳衔接原则及其作用;场镜的定义、作用和成像关系等。
5、了解像差基本概念,包括:像差的定义、种类和消像差的基本原则;7 种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。
6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点,包括:正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征,校正非正常眼的方法;视觉放大率的概念、表达式及其意义;显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点;望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。
(三)激光原理
1.激光的基本原理,如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
(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
(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
(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
(1) 选模和稳频。
(2) 调 Q 与锁模。



四、试卷题型及比例
试题类型包括:填空题、是非判断题、多重选择题、简答题、作图题、计算题等。每年的试题类型从中选几类。



五、考试形式及时间
考试形式为笔试,考试时间为 3 小时。



六、参考文献
1. 《物理光学》,(第三版),梁铨廷,电子工业出版社
2. 《工程光学》第 4 版,郁道银,机械工业出版社,2015
3. 《激光原理》,(第 6 版),周炳琨编著, 国防工业出版社



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