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3173 光學專業綜合考博大綱
一、考試組成
高等光學
二、考博大綱
（一）考試說明
1. 考試性質
該入學考試是為北京航空航天大學光學工程一級學科招收博士研究生而設置的。
2、考試對象
為參加全國博士研究生入學考試的考生。
3. 評價目標
本課程考試的目的是考察學生對高等光學的基本概念、基本原理和基本方法的掌握程度
和利用其解決光學領域相關問題的能力。
（二）復習內容及基本要求
1、 光的電磁理論基礎
主要內容：光是電磁波的概念、電磁場的基本方程、無源空間中的電磁波動方程、有源空
間中的電磁波動方程；電磁場的能量和能流
要求：了解光是電磁波的基本概念和起源，熟悉麥克斯韋方程組中各個表達式的物理意義；
了解無源空間中和有源空間中的電磁波動方程，掌握方程及各參量的物理意義；掌握能量
密度和能流密度的物理意義及兩者與電場強度矢量和磁場強度矢量的關系。
難點：光電磁波及光波動的基本概念；波動方程的物理意義；能量傳播的表達形式
2、 無限大各向同性均勻介質中的光波場
內容：平面波、球面波與柱面波、光波場的色散、光波場的偏振態與瓊斯矢量
要求：了解平面波、球面波與柱面波的產生條件及傳播形式，掌握各種波的波函數的數學
表達式；了解色散的產生原因，掌握群速度和相速度的概念及意義；掌握光偏振態的概念，
理解瓊斯矩陣的物理意義，學會使用瓊斯矩陣分析偏振系統和光的偏振態
重點：波函數的表達形式及物理意義；群速度與相速度的區別；瓊斯矩陣各個元素的物理
意義
3、 平面光波的反射和折射
內容：平面光波在兩種電介質分界面上的反射和折射、全反射及倏逝波、古斯漢森位移、
光波在分層介質的反射和折射
要求：了解平面波在兩種電介質分界面上的傳播規律，掌握菲涅耳公式和布儒斯特角的來
源及物理意義，會用這兩個公式分析光波的偏振態及相位變化規律；掌握全反射及倏逝波
的物理概念、產生條件和應用方法，了解光子隧道效應及應用；掌握古斯漢森位移的產生
產生原因及現象以及與介質波導的聯系，會計算全反射時倏逝波的穿透深度和古斯漢森位
移；掌握在光學器件表面鍍增透膜及鍍增反膜的原理，了解鍍膜工藝參數（膜的厚度及折
射率）的計算方法
重點：菲涅耳公式；布儒斯特角、全反射、倏逝波、古斯漢森位移的概念；全反射、倏逝
波的應用
4、 波導中的光波
內容：背景、平面介質光波導的光線理論；平面介質光波導的波動理論；光纖的基本結構
及光線理論；光纖的波動及模式理論；光纖的種類及特征參數；光纖的耦合理論；光纖的
損耗及色散；光纖的偏振特性；光纖通信及傳感技術簡介。
要求：掌握光波導的基本概念和基本理論；掌握平面與條形光波導的邊界條件和光傳播特
性；掌握耦合波理論；掌握階躍與漸變折射率光導纖維中的場解，理解光波導的損耗、色
散、偏振特性等基本概念，了解典型光纖傳感器的工作原理及應用
重點：平面波導和圓波導的邊界條件、傳輸條件及場分布；單模、多模光纖中光的傳播特
性及技術指標；光耦合理論及應用
5、 各向異性介質中的光波（晶體光學理論基礎）
內容：晶體的各向異性及介電張量，單色平面波在各向異性晶體中的傳播、晶體光學性質
的幾何表示、光波在各向異性晶體表面上的反射和折射；晶體的人為雙折射效應（電光、
磁光和聲光效應）及應用
要求：了解光波在各向異性介質中的傳播特性；理解在各向異性介質中的電位移矢量與電
場強度的關系；會用麥克斯韋方程組分析單色平面波在各向異性晶體中的傳播特性；理解
折射率橢球的物理意義，并掌握惠更斯作圖法。掌握晶體的電光、磁光和聲光效應的原理
及應用，了解這些效應在光通信領域的應用狀況及發展趨勢
重點：介電張量、折射率橢球；惠更斯原理；人為雙折射效應
6、 光波疊加與相干性
內容：干涉理論基礎、部分相干理論基礎、范西泰特-策尼克定理、傅立葉變換光譜儀與
干涉成像光譜儀原理
要求：掌握單色平面波的疊加的數學處理方法，掌握相干條件的物理意義及干涉條紋反襯
度的定義及影響因素；理解穩定光場的普遍干涉定律，掌握光波場的部分相干性概念，掌
握光波時間相干度和空間相干度的物理意義和表達形式；理解范西泰特-策尼克定理的物
理意義；掌握傅立葉變換光譜儀與干涉成像光譜儀的工作原理。
重點：相干條件；部分相干性的基本概念；范西泰特-策尼克定理；光譜儀基本原理。
7、 光波衍射與成像
內容：標量衍射理論、衍射現象的傅立葉分析法、透鏡的變換特性和成像特性、相干成像
系統的分析和相干傳遞函數、非相干成像系統的分析和光學傳遞函數
要求：掌握標量衍射理論和傅立葉分析方法的基本原理；了解透鏡的成像特性和變換特性；
掌握光學傳遞函數和相干傳遞函數的基本概念和物理意義，了解調制傳遞函數的應用狀況
重點：會用傅立葉分析方法研究光學系統；透鏡的變換特性和成像特性；光學傳遞函數、
相干傳遞函數及兩者之間的關系
高等光學是光學、光學工程專業、精密儀器及機械等專業研究生的重要專業基礎課程。
要求學生必須建立一個從經典光學到現代光學的系統理論基礎，學會用電磁波理論的方法，
來分析和理解光波場在各種不同媒質中的傳播特性，具備后續的相關課程，如激光物理學，
非線性光學、傅立葉光學、全息光學、導波光學、統計光學、晶體光學等，學習所需要的理
論基礎。
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