Курс «Оптика» читается на втором курсе физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 4 семестре. 

В рамках курса подробно рассматривается теория интерференционных явлений: двухволновая интерференция монохроматических волн, интерференция квазимонохроматического света, методы получения интерференционных картин, интерференция в тонких пленках, и теория дифракционных явлений: дифракция Френеля и Фраунгофера, понятие о теории дифракции Кирхгофа.

Особое внимание уделяется рассмотрению характеристик спектральных приборов: призмы, дифракционной решетки и интерферометра Фабри­Перо. Рассматриваются вопросы рассеяния и излучения света. Вводятся основные представления квантовой теории излучения света атомами и молекулами, изучаются многоуровневые системы, явление люминесценции, устройство и принцип работы лазеров, нелинейные оптические явления. 

Список всех тем лекций

Лекция 1. Волновое уравнение. Плоские и сферические волны.
Предмет изучения оптики Электромагнитная теория света Уравнения Максвелла и материальные уравнения Волновое уравнение, световое возмущение, принцип суперпозиции Формула Максвелла Плоские волны Сферические волны

Лекция 2. Модели реальных световых волн. Поляризация.
Повторение прошлой лекции Сферические волны, продолжение Модели реальных световых волн Квазигармоническая и квазисферическая гармонические волны Квазигармонические волны Случайно модулированные волны Свойства плоских волн Ориентация и взаимосвязь полевых векторов Классификация состояний поляризации Вектор Умова Интенсивность света

Лекция 3. Перенос энергии световой волной. Спектральное описание волновых полей.
Повторение прошлой лекции Энергия световых пучков и импульсов Закон изменения энергии электромагнитного поля Давление и плотность импульса электромагнитной волны Давление световой волны на поверхность тела Момент импульса фотона Метод спектрального описания волновых полей Суть и основы метода Преобразование Фурье Интеграл и коэффициенты Фурье Спектральные амплитуда, фаза и плотность, комплексная спектральная амплитуда и их свойства

Лекция 4. Преобразование Фурье. Спектральная плотность излучения.
Повторение прошлой лекции Свойства преобразований Фурье Суперпозиция импульсов Смещение импульса по времени Изменение масштаба времени Соотношение между длительностью импульса и шириной спектра Смещение спектра по частоте Теорема Планшереля Примеры преобразования Фурье Гармоническое колебание Прямоугольный импульс и цуг волн Экспоненциальный импульс и слабозатухающая волна Спектральная плотность излучения Световой импульс Непрерывное стационарное излучение Совокупность случайно разбросанных во времени одинаковых световых импульсов Интерференция света Интерференция и когерентность

Лекция 5. Интерференция света. Когерентность.
Спектральная плотность интенсивности Непрерывное стационарное излучение Пример непрерывного стационарного излучения в виде совокупности случайно разбросанных по времени одинаковых световых импульсов Когерентные волны Методы получения когерентного излучения Историческая справка Утверждения принципа Гюйгенса-Френеля Общая схема рассмотрения двухволновой интерференции Основное уравнение двухволновой интерференции Интерференция монохроматических волн Видность интерференционной картины Связь характерных линейных размеров интерференционных полос с характеристиками излучения Интерференция квазимонохроматических волн

Лекция 6. Функция временной корреляции. Пространственная когерентность.
Повторение прошлой лекции Функция видности, время и длина когерентности, максимальный порядок интерференции Функция корреляции и ее свойства Функция временной корреляции совокупности случайно разбросанных во времени одинаковых световых импульсов Теорема Винера-Хинчина Разрешающая способность Фурье-спектрометра Пространственная когерентность Уравнение интерференции Функция видности, угол и радиус когерентности

Лекция 7. Комплексные функции корреляции. Схемы двухволновой интерференции.
Повторение прошлой лекции Звёздный интерферометр Майкельсона Комплексные функции корреляции и степень когерентности Основные схемы двухволновой интерференции Метод деления волнового фронта Метод деления амплитуды

Лекция 8. Многоволновая интерференция.
Метод деления амплитуды Интерференция при естественных условиях в тонких плёнках Многоволновая интерференция Уравнения многоволновой интерференции - формулы Эйри Функции видности, ширина и резкость интерференционных полос Интерференционный фильтр Реализации многоволновой интерференции

Лекция 9. Дифракция света. Метод зон Френеля. Спираль Френеля.
Дифракция света Дифракционный интеграл Френеля Принцип Гюйгенса-Френеля и дифракционный интеграл Свойства дифракционного интеграла Френеля Метод зон Френеля Радиус и площадь зон Френеля Условия подобия дифракции и перехода от волновой к геометрической оптике Метод векторных диаграмм Спираль Френеля Зонные пластинки

Лекция 10. Простейшие дифракционные задачи. Ближняя и дальняя зоны дифракции.
Повторение прошлой лекции Линза как оптимальная фазовая зонная пластинка Простейшие дифракционные задачи Дифракция на круглом отверстии Пятно Пуассона Спираль Корню Ближняя и дальняя зоны дифракции Дифракционная длина пучка Дифракционная расходимость пучка в дальней зоне Фокусировка света как дифракционное явление

Лекция 11. Теория дифракции Кирхгофа. Приближения Френеля и Фраунгофера.
Понятие о теории дифракции Киргхофа Недостатки положений принципа Гюйгенса-Френеля Уравнение Гельмгольца и интегральная теорема Гельмгольца-Киргхофа Дифракционный интеграл Френеля-Киргхофа Приближения Френеля и Фраунгофера Дифракция в дальней зоне как пространственное преобразование Фурье

Лекция 12. Дифракция Фраунгофера на пространственных структурах.
Дифракция Фраунгофера на пространственных структурах Дифракция на прямоугольном отверстии Дифракция на круглом отверстии Дифракционные решетки Дифракция на многомерных периодических структурах

Лекция 13. Анализ, преобразование и синтез световых полей.
Повторение прошлой лекции Анализ, преобразование и синтез световых полей Спектральный прибор и его основные характеристики Дисперсионные, дифракционные и интерференционные спектральные приборы Опыт Аббе-Портера Специальные методы наблюдения фазовых объектов

Лекция 14. Дифракционные приборы, голография. Распространение света в веществе.
Роль дифракции в приборах формирующих изображения Предел разрешения Разрешающая способность Телескоп Микроскоп Освещение объекта когерентным освещением Запись и восстановление светового поля (голография) Голограмма Денисюка Распространение света в веществе Дисперсия поглощения света

Лекция 15. Дисперсия и поглощение света.
Дисперсия и поглощение света Формула Мосотти-Клаузиуса Закон Бугера Дисперсионные формулы Распространение светового импульса в диспергирующей среде

Лекция 16. Оптические явления на границе двух сред. Анизотропные среды.
Оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков Законы отражения и преломления света Формулы Френеля Закон Брюстера Явление полного внутреннего отражения Энергетические соотношения при преломлении и отражении света Распространение света в анизотропных средах Главные диэлектрические оси Плоские электромагнитные волны в анизотропной среде

Лекция 17. Распространение света в анизотропных средах. Поляризационные приборы.
Распространение света в анизотропных средах Эллипсоид лучевых скоростей Оптические свойства одноосных кристаллов Характерные случаи построения Гюйгенса Закон Этьена Луи Малюса Поляризационные приборы Дихроизм Наглядный пример оптических явлений

Лекция 18. Рассеяние света. Закон Рэлея.
Наведённая анизотропия оптических свойств Рассеяние света Индикатриса рассеяния, сечения и коэффициенты рассеяния Закон Рэлея, индикатриса рассеяния

Лекция 19. Молекулярное рассеяние света. Излучение света.
Повторение прошлой лекции Молекулярное рассеяние света Рассеяние Релея в дисперсных средах Рассеяние Ми Рассеяние Мандельштама-Бриюллена Комбинационное излучение Излучение света Излучение атома Классическая осцилляторная модель атома

Лекция 20. Ансамбль независимых осцилляторов. Квантовые свойства света.
Повторение прошлой лекции Естественная форма и ширина линии излучения Излучение ансамбля статистически независимых осцилляторов Уширение спектральной линии Понятие об однородном и неоднородном уширении Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами Квантовые свойства света Квантовые свойства атомов, постулаты Бора Двухуровневые квантовые системы

Лекция 21. Многоуровневые системы. Люминесценция и резонансное усиление света.
Контуры спектральных линий Многоуровневые системы Энергетическая структура атомов, молекул и твердых тел Явление люминесценции Резонансное усиление света

Лекция 22. Лазеры - принцип работы. Нелинейные оптические явления.
Лазеры - устройство и принцип работы Условия стационарной генерации Ширина полосы усиления Синхронизация мод, генерация сверхкоротких импульсов Характеристики лазеров Нелинейные оптические явления Поляризация среды в поле высокоинтенсивного лазерного излучения Самофокусировка волновых пучков и генерация гармоник Самофокусировка волновых пучков и генерация гармоник Тепловое самовоздействие излучения