Программа государственного выпускного экзамена по направлению 551900 ''Оптотехника'' для бакалавров

Программа государственного экзамена по направлению 551900 «Оптотехника» для бакалавров Основы оптики. Геометрическая оптика 1. Основные свойства световых полей. Уравнения Максвелла. 2. Волновые уравнения. Монохроматическое поле. 3. Комплексная амплитуда. Уравнение Гельмгольца. 4. Простейшие монохроматические волны. 5. Приближение геометрической оптики. Уравнение эйконала. Перенос поля в приближении геометрической оптики. 6. Основные понятия геометрической оптики. Основные законы и инварианты. 7. Линейное, угловое, продольное увеличение. Кардинальные точки и отрезки. 8. Основные соотношения идеальных оптических систем (формула увеличений, отрезков, Ньютона, Гаусса, инвариант Лагранжа-Гельмгольца). 9. Преобразование координат лучей оптической системой. Расчет нулевых лучей через оптическую систему. 10. Матрица преобразования оптической системы: общий вид, геометрический смысл, матрицы преломления и переноса. 11. Реальные лучи. Непрохождение лучей через поверхность. 12. Ограничения пучков лучей. Апертурная и полевая диафрагма. Виньетирование. 13. Описание предметов, изображений и зрачков. 14. Формы представления аберраций (поперечная, продольная, волновая). Взаимосвязь аберраций. 15. Разложение волновой аберрации в ряд. Типы аберраций. 16. Хроматические аберрации. 17. Характеристики структуры изображения. Функция рассеяния точки. Оптическая передаточная функция. Гармонический периодический объект. 18. Схема формирования оптического изображения. Зрачковая функция. 19. Дифракционная структура изображения. Безаберационная ОПФ. Безаберрационная ФРТ. 20. Критерии качества оптического изображения. Разрешающая способность по Релею. Разрешающая способность по Фуко. 21. Влияние аберраций на ФРТ. Число Штреля. Критерий Марешаля. Основы оптики. Физическая оптика 1. Основные понятия о цвете и цветности. Законы смешения цветов. Координаты цвета и цветности. Цветовые системы. 2. Отражение и преломление света на границе двух сред. Формулы Френеля. 3. Интерференция квазимонохроматического света. Связь видности интерференционных полос и степени когерентности. 4. Теорема Ван-Циттерта-Цернике. Определение размера когерентно освещаемой области. Временная и пространственная когерентности и их связь с параметрами источника. 5. Способы описания поляризованного света. Метод Стокса, Джонса, Пуанкаре. Вектора Джонса и Стокса. 6. Линейные поляризаторы (принципы их построения: дихроизм, двулучепреломление, отражение, рассеяние). Способы анализа поляризованного света. 7. Рэлеевское рассеяние и его особенности. Спектральная зависимость рассеяния. 8. Происхождение атомных и молекулярных спектров. Типы молекулярного движения и виды спектров. 9. Основы голографии, Уравнения Габора. Виды голограмм. Цветные голограммы. Метод Ю.Н. Денисюка 1

Прикладная оптика 1. Плоскопараллельная пластинка. 2. Клин. Ахроматический клин. Использование клиньев в качестве компенсаторов. 3. Отражательные призмы. 4. Призмы с крышей. 5. Сферические и несферические зеркала. 6. Анаберрационные зеркальные системы. 7. Анаберрационные точки сферической преломляющей поверхности. 8. Апланатические точки сферической поверхности. Апланатические линзы. 9. Монохроматические аберрации тонкой линзы. 10. Хроматические аберрации тонкой линзы. 11. Цилиндрические и торические линзы. 12. Линзы Френеля. Аксиконы. 13. Единичный световод. Числовая апертура световода. Симметризация пучка лучей. 14. Растры. Растровая осветительная система. Растровый экран. 15. Основные характеристики проекционных систем. 16. Строение глаза. Острота зрения. Аккомодация. Адаптация. Коррекция недостатков зрения. 17. Работа прибора совместно с глазом. Видимое увеличение. 18. Геометрическая теория наблюдательной части микроскопа. Микрофотография и микропроекция. 19. Система освещения прозрачных объектов в микроскопе. 20. Светосила микроскопа. Дифракционная разрешающая способность микроскопа. 21. Полезное увеличение микроскопа. Глубина резкости микроскопа. 22. Система освещения непрозрачных объектов в микроскопе. 23. Телескопическая система Кеплера. Система Галилея. 24. Объективы телескопических систем. Астрономические объективы. Окуляры телескопических систем. 25. Зрительные трубы со скачкообразной переменой увеличения. 26. Двухкомпонентный панкратический объектив. 27. Разрешающая способность телескопических систем. 28. Основные характеристики фотографических объективов. 29. Характеристики качества изображения фотографических объективов. 30. Геометрическая и дифракционная глубина резкости фотографических объективов. Оптические измерения 1. Метрологические термины и определения: виды измерений, методы измерений, средства измерений. 2. Функциональная схема измерительного оптического прибора (установки). Пример. 3. Случайная погрешность наведения. Определение. Единицы измерения. Примеры. 4. Типовые схемы интерферометров. Интерферометры Чапского, Физо, Тваймана-Грина. 5. Измерение показателей преломления стекла на рефрактометрах. 6. Измерение радиусов кривизны оптических деталей контактными методами. Метод пробных стекол, метод колец Ньютона, сферометр. 7. Измерение толщин пленок на двойном микроскопе Линника. 8. Измерение углов клиньев на автоколлиматоре. 9. Измерение углов призм на гониометре. 10. Измерение увеличения зрительных труб по зрачкам. 11. Измерение фокусных расстояний методом Фабри-Юдина. 12. Контроль дифракционно-ограниченных систем «по звезде». 13. Измерение разрешающей способности оптических систем. 14. Измерение поперечных аберраций методом Гартмана. 15. Измерение оптической передаточной функции. 2

Источники и приемники оптического излучения 1. Связь световых и энергетических ФМВ: определения и формулы величин Xv, K, K(λ), V(λ), Kmax; формула связи Xv ↔ Хе. 2. Основные параметры источников излучения: энергетические параметры (T, ε', Tс, I, L, Ф, Qимп), спектральные параметры (∆λ0,5, λ), временные параметры (fмод.max, tимп), пространственные параметры (θ), электрические параметры (Uр, Pпотр). 3. Основные характеристики источников излучения: энергетические характеристики (L(I)), спектральные характеристики (Фλ(λ)), пространственные характеристики (I(ϕ,θ), L(ϕ,θ)), электрические характеристики (I(U)), временные характеристики (L(fмод)). 4. Принцип действия, схема включения, основные параметры и характеристики электрических ламп накаливания. 5. Принцип действия, схема включения, основные параметры и характеристики газоразрядных источников. 6. Принцип действия, схема включения, основные параметры и характеристики полупроводниковых излучающих диодов. 7. Принцип действия, устройство, основные параметры и характеристики газовых лазеров. 8. Принцип действия, устройство, основные параметры и характеристики твердотельных лазеров. 9. Принцип действия, устройство, основные параметры и характеристики полупроводниковых лазеров. 10. Принцип действия, устройство, основные параметры и характеристики жидкостных лазеров. 11. Основные параметры приемников оптического излучения: параметры чувствительности (S, SU, SI, SФ, SE, Sинт, Sλ), параметры спектральных характеристик (λ',λ"). 12. Основные параметры приемников оптического излучения: параметры шумовых и пороговых характеристик (Фп, Фп1, Фп*, D, D*), параметры частотных и временных характеристик (tуст.0,37, fо). 13. Основные характеристики приемников оптического излучения: спектральные характеристики (Sотн(λ)), частотные и временные характеристики (Sотн(f)), характеристики зависимости параметров от мощности излучения (Iф(Ф)), вольтовые характеристики (I(U)), пространственные характеристики (S(ϕ,θ))). 14. Принцип действия приемников оптического излучения на внешнем фотоэффекте. 15. Принцип действия приемников оптического излучения на внутреннем фотоэффекте. ЛИТЕРАТУРА 1. Апенко М.И., Дубовин А.С. Прикладная оптика. М.: Наука, 1982. 2. Апенко М.И., Запрягаева Л.А.. Свешникова И.С. Задачник по прикладной оптике. М.: Недра, 1987. 3. Афанасьев В.А. Оптические измерения. М.:Высшая школа, 1981. 4. Бебчук Л.Г. и др. Прикладная оптика . М.: Машиностроение. 1986. 5. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 6. Гуревич М.М. Фотометрия. Л.: Энергоатомиздат, 1983. 7. Дубовик А.С. и др. Прикладная оптика. М.: Недра, 1982. 8. Еськова Л.М. Оптические измерения. Учебное посоие. Л.: ЛИТМО, 1984 9. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И., Теория оптических систем. М.:Машиностроение, 1992. 10. Источник и приемники излучения. Учебное пособие для оптических специальностей вузов. СПб: Политехника, 1991. 11. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приемники излучения. СПб.: Папирус, 2003. 12. Ишанин Г.Г., Козлов В.В. Источники излучения. Учебное пособие. СПб.: СПбГУИТМО, 2004.

3

13. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. М.: Машиностроение, 1978. 14. Кирилловский В.К. Оптические измерения. Часть 1, 2, 3. Учебное пособие. СПб.: СПб ГИТМО, 2003 15. Креопалова Г.В., Пуряев Д.Т. Исследование и контроль оптических систем. М.: Машиностроение, 1978. 16. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. М.: Машиностроение, 1974. 17. Ландсберг Г.С. Оптика.М.: Наука, 1976. 18. Малакара Д. Оптический производственный контроль. М.: Машиностроение, 1985. 19. Нагибина И.М. Интерференция и дифракция света. Л.: Машиностроение, 1974. 20. Нагибина И.М., Михайловский Ю.К. Фотографические и фотоэлектрические спектральные приборы и техника эмиссионной спектроскопии. Учебное пособие. Л.: Машиностоение, 1981. 21. Прикладная физическая оптика: Уч. Пособие /Под общ. Редакцией Москалева В.А., СПб.: Политехника, 1995. 22. Родионов С.А. Основы оптики. Конспект лекций. СПб.: СПб ГИТМО (ТУ), 2000. 23. Сборник задач по теории оптических систем. /Андреев Л.Н., Грамматин А.П.. и др. М.: Машиностроение, 1987 24. Теория оптических систем/ Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов, С.И.Кирюшин, В.И.Кузичев. М.: Машиностроение, 1981.

4