南京大学2015级光学原理考试大纲

2015年硕士研究生入学考试初试考试大纲一、考试科目信息考试科目名称：光学科目代码: 834考试时间：3小时考试方式：笔试总分：150分试卷题型结构：a: 选择题( 50分) ；b: 简答题( 100分)二、考试要求光学考试主要包括几何光学和波动光学。

要求考生理解性掌握本课程的基本概念，并能够运用所学理论解决有关的光学问题和现象。

三、考试内容（一）几何光学1．熟悉光程的概念，理解光的反射、折射、全反射以及光路可逆性等几何光学的基本概念。

2．理解光波的电磁性质，理解光的横波性与偏振特性。

3. 了解物与像、物空间与像空间的基本概念、光学系统理想成像的条件以及傍轴成像条件。

4. 了解薄透镜成像规律，包括焦距与折射率、曲率半径的关系。

5. 了解像差及光阑的概念。

（二）光的干涉1. 理解波动叠加与光的干涉现象，熟悉光的相干条件以及获得相干光波的方法。

2. 理解杨氏干涉实验的分析方法、干涉图样强度分布及干涉条纹特点。

3. 理解空间相干性的概念，理解光源宽度与光的单色性的概念。

4. 理解薄膜等倾、等厚干涉现象。

5. 理解迈克尔逊干涉仪、法布里－珀罗干涉仪的原理与特点。

（三）光的衍射1. 了解夫琅和费单缝衍射图样的观察方法。

2. 理解光学仪器分辨本领、光栅的分光原理和色分辨本领。

3. 理解闪耀光栅、夫琅和费多缝衍射的图样分布特性。

4. 了解菲涅耳半波带法和振幅矢量法分析单孔衍射。

（四）光的双折射1. 理解晶体产生双折射的物理基础以及光轴、主界面等基本概念。

2. 理解半波片、1/2和1/4波片等相位波片使用方法和原理。

3. 熟悉光的起偏、检偏原理及使用方法。

4. 理解各种光偏振态的区别与联系。

（五）光的吸收、色散及散射1. 了解吸收及吸收光谱的概念、吸收的线性规律。

2. 了解折射率及色散的概念、以及正常色散和反常色散的区别。

四、参考书目1. 《光学》（赵凯华，钟锡华编）。

1.理想光学系统：一个理想光学系统应能使一个点物发出的球面波通过光学系统后仍然是一个球面波，从而理想的交与一点。

一个理想光学系统应能使一个点物发出的所有光线通过光学系统之后仍然能够交于一点，理想观雪系统同时满足直线成像直线，平面呈像平面。

P12.像差：所谓像差就是光学系统所成的实际像与理想像之间的差异。

P13.视场：光学系统中描述成像范围大小的参量称为视场，系统对近距离物体成像时，视场的大小一般用物体的高度y表示，对远距离物体成像时，视场大小用视场角表示。

P4视场光阑：光学系统中用于限制成像范围大小的光阑称为视场光阑。

入窗：视场光阑经前面的光组在物空间所成的像称为入射窗；出窗：视场光阑经后面的光组在像空间所成的像称为出射窗；入射窗与物面重合，出射窗与像面重合。

出射窗是入射窗经整个系统所成的像。

4.孔径：描述成像光束大小的参量称为孔径。

系统对近距离物体成像时，其孔径大小用孔径角U表示，对无限远物体成像时，孔径大小用孔径高度h表示。

孔径光阑：光学系统中用于限制轴上点成像光束大小的光阑称为孔径光阑，孔径光阑的大小决定成像面上的照度。

入瞳：孔径光阑通过其前面光学系统所成的像称为入瞳，它决定进入系统光束的大小，入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳：孔径光阑通过它后面光学系统所成的像称为出瞳，决定从系统出射光束的大小，出瞳是物面上各点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔出射的共同出口。

注意：入瞳、孔径光阑、出瞳三者相互共轭。

5.渐晕：实际光学系统视场边缘的像面照度一般允许比轴上点适当降低，也就是轴外子午光束的宽度比轴上点光束的宽度小，这种现象叫做“渐晕”。

P56.位置色差：描述两种色光对轴上物点成像位置差异的色差称为位置色差或轴向色差；倍率色差：因不同色光成像倍率的不同而造成物体的像大小差异的色差称为倍率色差或垂轴色差。

（光学系统对不同色光的放大率的差异称为倍率色差。

）色球差：高级位置色差实际上就是球差的色变化，这就是色球差的概念。

南京大学2012-2013学年第一学期《光学》考试试卷闭卷院系年级学号姓名题号- •四五六-七总分得分一、（16分）一束平行细光束入射到一半径r=30mm.折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。

如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的二、（15 分）（1）把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第5 级亮条纹所在的位置为中央亮条纹，（1）试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6X10~7m.（2）若将玻璃片拿掉，将杨氏实验装置整体放入液体中，观察到空气中的第三级明纹正好是液体中的第四级明纹，求液体的折射率。

三、（16分）（1）求圆孔中露出1.5个半波带时衍射场中心强度与自由传播时的强度比值。

（2）如果一个菲涅耳波带片将前9个奇数半波带遮住,其余地方开放，求衍射场中心强度与自由传播时的强度比值。

四、（16分）一束光从空气入射到某种透明玻璃材料（n=VJ）,以某个临界角度入射可以得到全偏振的反射光。

求（1）这个临界角度。

（2）如果入射光的电矢量与入射面成45°,求分界面上反射的光强占入射光强的比例。

（3）求透射光的偏振度。

五、（15分）现有一束红光偏振光，波长780nm.（1）用一块1/4波片和一块偏振片可以发现这束光是一束椭圆偏振光。

达到消光位置时，1/4波片的光轴与偏振片透振方向相差30度，求椭圆长短轴之比。

（2）如果（1）中这个1/4波片是一块表面平行于光轴石英材料切成的，求波片厚度。

石英ne=1.55, no=l. 54O（3）用（1）的偏振片得到线偏振光后，再垂直入射到一块表面平行于光轴的双折射波片，光的振动面和波片光轴成25度角，问波片中的寻常光透射出来的相对强度如何。

六、（16分）波长为6000A的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin&=0. 2处，第4级为第一个缺级。

求（1）光栅上相邻两缝的距离七、（6分）一个环形谐振器的原理图如下，其中黑色的是一个耦合器，有1, 2, 3, 4四个端口，一束光如果从端口1进入，一部分光从端口2 （假设能量百分比是R）输出，无相位突变；其它的光（假设百分比是T=l-R）从端曰4 输出，同时耦合器会附加一个n/2的相位突变。

850光学工程专业综合考试大纲适用于光学工程(专业学位)I.考查目标信息光学与工程光学技术方向考查目标：包括几何光学、波动光学。

要求考生系统掌握本课程的基本理论和方法，并能够运用所学理论和方法分析和解决有关的光学问题和现象。

光电信息处理与网络通信技术方向考查目标：包括信号与系统和数字电路两门学科基础课程。

要求考生系统掌握上述学科的基本理论、基本知识和基本方法，能够运用所学的基本理论、基本知识和基本方法分析和解决有关理论问题和实际问题。

II.考试形式和试卷结构一、试卷满分及考试时间试卷满分为150分，考试时间为180分钟。

二、答题方式答题方式为闭卷、笔试。

三、试卷内容结构试卷分为信息光学与工程光学技术、光电信息处理与网络通信技术两个方向，考生任选一个方向的试题作答。

信息光学与工程光学技术方向：几何光学35分波动光学100分光学实验15分光电信息处理与网络通信技术方向：信号与系统100分数字电路50分四、试卷题型结构信息光学与工程光学技术方向：1.简答题18%；2.证明推导题30%；3.分析计算讨论题28%；4.实验综合题24%；光电信息处理与网络通信技术方向：1.选择提空题34%2.简答题20%3.综合应用题33%4.设计分析题13%III.考查范围信息光学与工程光学技术方向：一．总论1.光的本性；2.光学的研究对象与内容；3.光学的发展史；二．几何光学4.几何光学三定律（包括全反射、光路可逆性和自准直原理）；5.费马原理的表述以及与几何光学三定律的一致性、物象之间的等光程性；6.惠更斯原理的表述以及对反射定律和折射定律的解释；7.折射率及其意义；色散；8.近（傍）轴光线在球面的反射、折射和成像规律；9.薄透镜（组）成像规律（包括磨镜者公式：焦距与折射率、曲率半径的关系）10.放大镜（目镜）、显微镜和望远镜的光路原理；三．光度学初步11.辐射能通量（辐射功率）、发光强度、亮度和照度；12.余弦发射体（朗伯反射体）；四．光的干涉13.光波（场）的数学描述；球面波和平面波；14.光强与场强（振幅）的关系；15.波的迭加；16.相干与非相干迭加；17.干涉现象产生的条件和方法；双光束干涉场条纹对比度（反衬度）；18.等厚与等倾干涉；Michelson干涉仪；19.多光束干涉；Fabry-Perot干涉仪；20.干涉条纹的形状和间距及其变化；21.光源的宽度和单色性对干涉条纹对比度的影响；光源的相干长度；五．光的衍射22.光的衍射；与干涉的区别和联系；23.衍射的数学描述（Fresnel-Kirchhoff积分公式）；24.Babinet原理；25.单缝Fraunhofer衍射的矢量图解法或复数积分法；单缝衍射花样（衍射因子）的特点；26.多缝Fraunhofer（光栅）衍射强度分布；单缝衍射因子与缝间干涉因子；光栅方程；六．光的偏振27.光的偏振28.反射、折射（了解Fresnel公式）中的偏振现象；Brewster角；29.晶体双折射现象；λ/2和λ/4波片；30.各类偏振光的获得和检验；七．光学部分实验31.成像法测量薄透镜焦距或（微小）尺度的误差研究32.全反射法、最小偏向角法或自准直法测定透明材料的折射率；33.利用衍射现象测量光学基本量和其它物理量（ 、尺寸和n等）34.利用Michelson干涉仪上的白光干涉现象测量透明材料厚度；35.用光栅测定谱线波长；36.布儒斯特角的测量；几种偏振光的产生与检验。

命题学院：光电工程学院考试科目代码及名称： 902工程光学一、考试基本要求本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。

考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。

二、考试内容和考试要求考试内容以郁道银主编《工程光学》（机械工业出版社）为主，包括应用光学和物理光学两部分，试题内容比例各占50%。

“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、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。

具体内容如下：第一章几何光学基本定律与成像概念1．掌握几何光学基本定律的内容、表达式和现象解释：1）光的直线传播定律2）光的独立传播定律3）反射定律和折射定律（全反射及其应用）4）光路的可逆性5）费马原理6）马吕斯定律。

2．了解完善成像条件的概念和相关表述。

3．掌握应用光学中的符号规则，了解单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）。

4．、角放大率γ5．掌握共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）。

第二章理想光学系统1．掌握共轴理想光学系统的基点、基面及某些特殊点的性质、共轭关系和经过光线的性质，其中包括：1）无限远的轴上（外）物点、其共轭像点及光线；2）无限远的轴上（外）像点的对应物点及光线的性质；3）物方主平面与像方主平面的性质；4）光学系统的节点及性质。

2．掌握图解法求像的方法，会作图求像。

3．掌握解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）。

4．和角放大率γ的定义、计算公式、物理意义及其与单个折射球面公式的异同，理想光学系统两焦距之间第三章平面与平面系统1．了解平面光学元件的种类和作用。

2．掌握平面镜的成像特点和性质，平面镜的旋转特性，光学杠杆原理和应用.3．掌握平行平板的成像特性，近轴区内的轴向位移公式.4．掌握反射棱镜的种类、基本用途、成像方向判别、等效作用与展开。

物理专业光学考试大纲理学院光学课程建设组2006年7月光学考试大纲一、关于考试要求的说明识记：要求学生能知道本章中有关的名词、概念、原理的含义，并能正确认识和表述。

领会：要求在识记的基础上，能全面把握本章中的基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系。

简明应用：要求在领会的基础上，能运用本章中的基本概念、基本方法中的少量知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题。

综合应用：要求在简单应用的基础上，能运用本章中或几章中学过的多个知识点，综合分析和解决比较复杂的问题或实际应用的问题。

二、考试题型及分数分配选择题（5题、10分）、填空题（5题、10分）、简答题和作图题（3或4题、24分）、计算题（4题、56分）。

三、课程考核办法期末考试(闭卷) 60%，平时作业10%，出勤5%，课堂讨论10%，课程论文15%。

第一章几何光学的基本原理一、考核知识点：反、折射定律、独立传播定律、光路可逆原理、费马原理、惠更斯原理；物、像的概念和性质；光束的同心性；全反射的条件及应用；三棱镜折光特性；符号法则；光在单球面上的反、折射成像规律；高斯公式；牛顿公式；透镜的成像公式；像的横向放大率、角放大率和轴向放大率；拉格朗日－亥姆霍兹定理；光学系统的主点、焦点与节点；作图求像法。

二、考核要求：1、识记：光路可逆原理、独立传播定律；反、折射定律；光束、光线概念；物、像概念；像似深度、侧向位移、纵向位移；全反射临界角；各种棱镜的特点和应用，三棱镜的最小偏向角；透镜的焦点、焦距、光焦度；各种光学系统对应的高斯公式、牛顿公式；理想光学系统的基点、基面和特征。

2、领会：费马原理、惠更斯原理的物理本质；物象共轭和虚实关系；符号法则；透镜的成像规律；作图求像方法。

3、简明应用：运用几何光学基本原理解释相关现象；运用各种光学系统成像公式计算物像性质；运用放大率计算物像变化特征；运用作图方法确定简单光学系统的成像规律。

1.理想光学系统：一个理想光学系统应能使一个点物发出的球面波通过光学系统后仍然是一个球面波，从而理想的交与一点。

一个理想光学系统应能使一个点物发出的所有光线通过光学系统之后仍然能够交于一点，理想观雪系统同时满足直线成像直线，平面呈像平面。

P12.像差：所谓像差就是光学系统所成的实际像与理想像之间的差异。

P13.视场：光学系统中描述成像范围大小的参量称为视场，系统对近距离物体成像时，视场的大小一般用物体的高度y表示，对远距离物体成像时，视场大小用视场角表示。

P4视场光阑：光学系统中用于限制成像范围大小的光阑称为视场光阑。

入窗：视场光阑经前面的光组在物空间所成的像称为入射窗；出窗：视场光阑经后面的光组在像空间所成的像称为出射窗；入射窗与物面重合，出射窗与像面重合。

出射窗是入射窗经整个系统所成的像。

4.孔径：描述成像光束大小的参量称为孔径。

系统对近距离物体成像时，其孔径大小用孔径角U表示，对无限远物体成像时，孔径大小用孔径高度h表示。

孔径光阑：光学系统中用于限制轴上点成像光束大小的光阑称为孔径光阑，孔径光阑的大小决定成像面上的照度。

入瞳：孔径光阑通过其前面光学系统所成的像称为入瞳，它决定进入系统光束的大小，入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳：孔径光阑通过它后面光学系统所成的像称为出瞳，决定从系统出射光束的大小，出瞳是物面上各点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔出射的共同出口。

注意：入瞳、孔径光阑、出瞳三者相互共轭。

5.渐晕：实际光学系统视场边缘的像面照度一般允许比轴上点适当降低，也就是轴外子午光束的宽度比轴上点光束的宽度小，这种现象叫做“渐晕”。

P56.位置色差：描述两种色光对轴上物点成像位置差异的色差称为位置色差或轴向色差；倍率色差：因不同色光成像倍率的不同而造成物体的像大小差异的色差称为倍率色差或垂轴色差。

（光学系统对不同色光的放大率的差异称为倍率色差。

）色球差：高级位置色差实际上就是球差的色变化，这就是色球差的概念。

2015光电子与光子学技术入学考试业务课考试大纲《激光原理》部分1．激光的基本原理（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第一章）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（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第二章）(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（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第四章）(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（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第五章）(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（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著, 国防工业出版社，第七章）(1) 选模和稳频。

(2) 调Q与锁模。

《物理光学》部分《物理光学》，（第三版），梁铨廷，电子工业出版社第一章光的电磁理论1.1 光的电磁波性质1.2 平面电磁波1.3 球面波1.5 电磁场的边值关系1.6 光在两介质分界面上的反射和折射1.7 全反射要求：掌握麦克斯韦方程组与物质方程；平面波、球面波的表达式；玻应廷矢量；光强；折反射定律；菲涅尔公式在几种特殊角度下的表达式；布儒斯特角。