天津大學(xué)碩士研究生初試考試自命題科目大綱807工程光學(xué)與光電子學(xué)基礎(chǔ)

1、807 工程光學(xué)與光電子學(xué)基礎(chǔ)一、考試模塊劃分方式：考試內(nèi)容分為A、B 兩個(gè)模塊,考生可任選其中一個(gè)模塊；A 模塊為工程光學(xué),B 模塊為光電子學(xué)基礎(chǔ)；二、各模塊初試大綱：A 模塊：工程光學(xué)（一）考試的總體要求本門課程的考試旨在考核同學(xué)有關(guān)應(yīng)用光學(xué)和物理光學(xué)方面的基本概念、基本理論和 實(shí)際解決光學(xué)問題的才能；考生應(yīng)獨(dú)立完成考試內(nèi)容,在回答試卷問題時(shí),要求概念精確,規(guī)律清晰,必要的解 題步驟不能省略,光路圖應(yīng)清晰正確；（二）考試的內(nèi)容及比例 考試內(nèi)容包括應(yīng)用光學(xué)和物理光學(xué)兩部分；“應(yīng)用光學(xué) ” 應(yīng)把握的重點(diǎn)學(xué)問包括：幾何光學(xué)的基本理論和成像概念、抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng) 理論、光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制、平面和平面

2、系統(tǒng)對(duì)成像的影響、像差的基本概念和典型光 學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)、成像關(guān)系及光束限制等；具體學(xué)問點(diǎn)如下：1、把握幾何光學(xué)基本定律與成像基本概念,包括：四大基本定律及全反射的內(nèi)容與現(xiàn) 象說明；完善成像條件的概念和相關(guān)表述；幾何光學(xué)符號(hào)規(guī)章以及單個(gè)折射球面、反射球 面的成像公式、放大率公式等；2、把握抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)的基本理論和典型應(yīng)用,包括：基點(diǎn)、基面的主要類型及其特點(diǎn)；圖解法求像的方法；解析法求像方法（牛頓公式、高斯公式）；抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)三個(gè)放大率的 定義、運(yùn)算公式及物理意義；抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系；正切運(yùn)算法以及幾種典型組 合光組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像關(guān)系等；3、把握平面系統(tǒng)的主要種類及應(yīng)用,包括：平面鏡的

3、成像特點(diǎn)及光學(xué)杠桿原理和應(yīng)用；反射棱鏡的種類、基本用途及成像方向判別；光楔的偏向角公式及其應(yīng)用等；4、把握典型光學(xué)系統(tǒng)的光束限制分析,包括：孔徑光闌、入瞳、出瞳、孔徑角的定義 及它們的關(guān)系；視場(chǎng)光闌、入窗、出窗、視場(chǎng)角的定義及它們的關(guān)系；漸暈、漸暈光闌、漸暈系數(shù)的定義；物方遠(yuǎn)心光路的工作原理；光瞳連接原就及其作用；場(chǎng)鏡的定義、作用 和成像關(guān)系等；5、明白像差基本概念,包括：像差的定義、種類和消像差的基本原就；7 種幾何像差 的定義、影響因素、性質(zhì)和消像差方法等；6、把握幾種典型光學(xué)系統(tǒng)的基本原理和特點(diǎn),包括：正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的定義 和特點(diǎn),校正非正常眼的方法；視覺放大率的概念、表達(dá)式及其

4、意義；顯微鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的運(yùn)算公式；臨界照明和坷拉照明系統(tǒng)的組 成、優(yōu)缺點(diǎn)；望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的運(yùn)算公式；攝 影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、成像特點(diǎn)、光束限制特點(diǎn)及主要參數(shù)的運(yùn)算公式；投影系統(tǒng)的概念、運(yùn)算公式以及其照明系統(tǒng)的連接條件等；“物理光學(xué) ” 應(yīng)把握的重點(diǎn)學(xué)問包括：光的電磁理論基礎(chǔ)、光的干涉和干涉系統(tǒng)、光的 衍射、光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)等；具體學(xué)問點(diǎn)如下：1、把握電磁波的平面波解,包括：平面波、簡(jiǎn)諧波解的形式和意義,物理量的關(guān)系,電磁 波的性質(zhì)等；把握波的疊加原理、運(yùn)算方法和 4 種情形下兩列波的疊加結(jié)果、性質(zhì)分析；2、把握干

5、涉現(xiàn)象的定義和形成干涉的條件；把握楊氏雙縫干涉性質(zhì)、裝置、公式、條 紋特點(diǎn)及其現(xiàn)象的應(yīng)用；明白條紋可見度的定義、影響因素及其相關(guān)概念（包括臨界寬度 和答應(yīng)寬度、空間相干性和時(shí)間相干性、相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間等）；把握平行平板的雙光 束干涉定域面、干涉裝置、干涉條紋的性質(zhì)和運(yùn)算公式；把握楔形平板的雙光束干涉定域 面、干涉裝置、干涉條紋的性質(zhì)和運(yùn)算公式；把握典型雙光束干涉系統(tǒng)（斐索、邁克爾 遜）及其應(yīng)用；把握平行平板的多光束干涉條件、裝置、干涉條紋性質(zhì)與運(yùn)算；3、把握衍射現(xiàn)象定義、衍射系統(tǒng)和分類；把握矩孔夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍 射條紋性質(zhì)分析；把握單縫夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分

6、析；明白圓孔 夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分析,成像系統(tǒng)的辨論本事；把握多縫夫瑯 和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布公式和衍射條紋性質(zhì)分析；把握衍射光柵（平面光柵）方程、特性；明白閃爍光柵、階梯光柵的方程、特性；4、把握自然光、偏振光和部分偏振光的定義、特點(diǎn),偏振度的定義,能夠產(chǎn)生偏振光的 方法；把握布儒斯特定律和馬呂斯定律；把握晶體光學(xué)的基本概念（光軸、主平面、主截面、單軸正負(fù)晶體）,會(huì)用惠更斯原理分析晶體的雙折射現(xiàn)象；把握各種起偏器、分束器和波片（l/4 波片、 l/2 波片和全波片）的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理；明白偏振光的矩陣表示,會(huì)用矩陣方法表示偏振光和配置器件,并求出射光的矩陣；把握偏振光的

7、變換和測(cè)定方法（辨別偏振 光、產(chǎn)生要求的偏振光）；把握偏振光的干涉原理、裝置、公式、光強(qiáng)分布特性；考試內(nèi)容中基本理論、基本學(xué)問和基本技能性題目占（有肯定難度的題目）不超過 20%；（三）試卷題型及比例80%左右,綜合和實(shí)際應(yīng)用題目試題類型包括：填空題、是非判定題、多重挑選題、簡(jiǎn)答題、作圖題、運(yùn)算題等,每年的試題類型從中選幾類,其中運(yùn)算題所占比例一般為40-50% ,其他各類題型一般占60-50% ；試題反映本課程的主要內(nèi)容和要求,適當(dāng)勻稱分布在上述內(nèi)容中；（四）考試形式準(zhǔn)時(shí)間考試形式為筆試,考試時(shí)間為 3 小時(shí)；（五）參考文獻(xiàn)1 工程光學(xué)第 3 版,郁道銀,機(jī)械工業(yè)出版社,2022 2 工程光

8、學(xué)基礎(chǔ)教程,郁道銀,機(jī)械工業(yè)出版社,2022 3 工程光學(xué)復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答（第 2 版）,蔡懷宇,機(jī)械工業(yè)出版社,2022 B 模塊：光電子學(xué)基礎(chǔ)（一）考試的總體要求旨在考查考生是否具備光電子學(xué)專業(yè)的物理學(xué)基礎(chǔ)和主要的專業(yè)課學(xué)問；其中物理學(xué)基礎(chǔ)的考試內(nèi)容為物理光學(xué)課程；專業(yè)課為激光原理課程；主要考查考生對(duì)基本概念的懂得是否正確,是否具備應(yīng)用物理學(xué)原理去敏捷解決具體問題的才能,能否簡(jiǎn)潔、精確表達(dá)解決問題的過程和結(jié)果；（二）考試的內(nèi)容及比例 與物理學(xué)基礎(chǔ)相關(guān)的考試內(nèi)容涉及物理光學(xué)課程；與光電子技術(shù)相關(guān)的考試內(nèi)容涉及激光原理課程；考試內(nèi)容以大題為單元,共 10 道大題,任選 5 道大題做答,多項(xiàng)總

9、分得零；每道大題30 分；其中物理光學(xué)5 道大題,激光原理5 道大題；每門課程的具體考試大綱見附錄；每道大題可以是如干小題的集合,或如干關(guān)聯(lián)的小問題；主要 考查考生對(duì)基本概念的懂得是否正確,是否具有應(yīng)用原理敏捷解決具體問題的才能,能否 簡(jiǎn)潔、精確表達(dá)解題過程和結(jié)果；（三）考試的題型及比例共 10 道大題,任選 5 道大題做答,多項(xiàng)總分得零；每道大題可以是如干小題的集合,或如干關(guān)聯(lián)的小問題；題型包括基本概念考查題,分析論證推導(dǎo)題,數(shù)值估算題等；原就 上概念題比例較大,約占 7080；（四）考試形式準(zhǔn)時(shí)間考試形式為筆試,考試時(shí)間為附錄：激光原理部分 3 小時(shí)（或以討論生院公布的為準(zhǔn)）；1激光的基本

10、原理（激光原理,（第 一章）光的受激輻射基本概念；激光的特性； 6 版）,周炳琨編著,國(guó)防工業(yè)出版社,第2光學(xué)諧振腔與高斯光束（激光原理,（第 社,其次章） 6 版）,周炳琨編著,國(guó)防工業(yè)出版1光腔理論的一般問題：光學(xué)諧振腔與模 縱模與橫模 的基本概念；共軸球面腔的穩(wěn)定性條件；光腔的損耗；2穩(wěn)固球面腔：對(duì)稱共焦腔的自再現(xiàn)模及其行波場(chǎng)及運(yùn)算；3高斯光束：高斯光束的基本性質(zhì)；高斯光束 q 參數(shù)的變換規(guī)律ABCD 法就 ；高斯光束的聚焦與準(zhǔn)直；高斯光束的自再現(xiàn)變換與穩(wěn)固球面腔；高斯光束模式的匹配；3電磁場(chǎng)和物質(zhì)的共振相互作用（激光原理,（第 6 版）,周炳琨編著 , 國(guó)防工業(yè)出版社,第四章）1電磁場(chǎng)

11、和物質(zhì)相互作用：光譜線加寬和線型函數(shù)；自然加寬和碰撞加寬 勻稱加寬 ；多普勒加寬 非勻稱加寬 ；激光器的速率方程；2 連續(xù)激光器的增益與工作特性：增益系數(shù)與小信號(hào)增益；勻稱加寬、非勻稱加寬及綜合加寬工作物質(zhì)的增益飽和特性；連續(xù)激光器的工作特性；單模激光器的線寬極限；激光器的頻率牽引；4激光振蕩特性（激光原理,（第 6 版）,周炳琨編著, 國(guó)防工業(yè)出版社,第五章）1 激光器的振蕩閾值和輸出功率和能量；2 弛豫振蕩、線寬極限、頻率牽引；5激光器特性的掌握與改善（激光原理,（第 6 版）,周炳琨編著 , 國(guó)防工業(yè)出版 社,第七章）1 選模和穩(wěn)頻；2 調(diào) Q 與鎖模；物理光學(xué)部分物理光學(xué),（第三版）,

12、梁銓廷,電子工業(yè)出版社第一章光的電磁理論1.1 光的電磁波性質(zhì) 1.2 平面電磁波 1.3 球面波 1.5 電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系 1.6 光在兩介質(zhì)分界面上的反射和折射 1.7 全反射要求：把握麥克斯韋方程組與物質(zhì)方程；平面波、球面波的表達(dá)式；玻應(yīng)廷矢量；光 強(qiáng)；折反射定律；菲涅爾公式在幾種特別角度下的表達(dá)式；布儒斯特角；其次章光波的疊加和分析2.1 兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的單色光波的疊加 2.2 駐波 2.3 兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相互垂直的光波的疊加 2.4 不同頻率的兩個(gè)單色光波的疊加 要求：把握光的疊加原理,把握同頻率、同振動(dòng)方向的兩列光波的疊加；懂得頻率相同、振動(dòng)方向相互垂直、有固定

13、位相差關(guān)系的兩光波的疊加,把握光的五 種偏振態(tài)的特性；領(lǐng)悟群速度、相速度的概念,明白光程差、位相差的概念和轉(zhuǎn)換關(guān)系；第三章光的干涉和干涉儀3.1 實(shí)際光波的干涉及實(shí)現(xiàn)方法 3.2 楊氏干涉試驗(yàn) 3.3 分波前干涉的其他試驗(yàn)裝置 3.4 條紋的對(duì)比度 3.5 相干性理論 3.6 平行平板產(chǎn)生的干涉 3.7 楔形平板產(chǎn)生的干涉 3.8 用牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑 3.10 邁克耳孫干涉儀 要求：懂得獲得相干光的方法,把握條紋可見度的定義,以及空間相干性、時(shí)間相干性和光 源振幅比對(duì)條紋可見度的影響；把握楊氏干涉的基本原理,干涉條件,熟識(shí)光強(qiáng)分布的運(yùn)算；把握等傾干涉和等厚干涉的條紋特點(diǎn)、光強(qiáng)分布運(yùn)算；

14、把握邁克爾遜干涉儀、牛頓環(huán) 的基本光路、工作原理及干涉條紋的特性和運(yùn)算；第四章多光束干涉與光學(xué)薄膜4.1 平行平板的多光束干涉 4.2 法布里珀羅干涉儀 4.3 多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用 要求：把握平行平板多光束干涉的光強(qiáng)分布、干涉規(guī)律及應(yīng)用；把握邁克爾遜干涉儀、F-P 干涉儀的基本光路、工作原理及其應(yīng)用；第五章光的衍射5.1 惠更斯 -菲涅爾原理 5.3 菲涅爾衍射和夫朗和費(fèi)衍射 5.4 矩孔和單縫的夫朗和費(fèi)衍射 5.5 圓孔的夫朗和費(fèi)衍射 5.6 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和辨論本事 5.8 多縫的夫朗和費(fèi)衍射 5.9 衍射光柵 要求：明白標(biāo)量衍射基本理論,把握菲涅爾衍射和夫朗和費(fèi)衍射的近似條件；把握矩孔、單縫和多縫夫朗和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布規(guī)律 算公式；; 把握光柵的基本原理及相關(guān)計(jì)把握?qǐng)A孔夫朗和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布規(guī)律,懂得光學(xué)儀器的辨論本事及有關(guān)運(yùn)算；第七章光的偏振與晶體光學(xué)基礎(chǔ)7.1 偏振光和自然光 7.2 晶體的雙折射 7.3 雙折射的電磁理論 7.4 晶體光學(xué)性質(zhì)的圖形表示 7.5 光波在晶體表面上的反射和折射 7.6 晶體光學(xué)器件 7.7 偏振光和偏振器件的矩陣表示 7.8 偏振光的干涉 要求：把握偏振光和自然光的差別,熟識(shí)獲得偏