Перечень вопросов для государственного экзамена для

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ
(ФАКУЛЬТЕТ ВиЗО)
Основы оптики:
1. Критерии качества оптического изображения. Разрешающая способность. Число Штреля.
Критерий Марешаля.
2. Основные понятия геометрической оптики. Основные законы и инварианты.
3. Линейные поляризаторы (принципы их построения: дихроизм, двулучепреломление, отражение,
рассеяние). Способы анализа поляризованного света.
4. Реальные оптические системы. Ограничения пучков лучей. Апертурная и полевая диафрагма.
Виньетирование.
5. Осциллятор и его свойства (зависимость излучаемой мощности от угла, от длины волны, форма
индикатрисы излучения). Гармонический и ангармонический осциллятор (основные различия и
особенности).
6. Отражение и преломление света на границе двух сред. Формулы Френеля.
7. Дифракционная структура изображения. Безаберрационная ОПФ. Безаберрационная ФРТ.
8. Линейное, угловое, продольное увеличение. Кардинальные точки.
9. Основы голографии. Уравнения Габора. Виды голограмм. Цветные голограммы. Метод
Ю.Н. Денисюка.
10. Рэлеевское рассеяние и его особенности. Спектральная зависимость рассеяния.
Задачи:
1. Потоком излучения в 3,14 Вт освещается прямоугольная площадка размером 0,5 на 0,8 м.
Определить облученность площадки.
2. Сила света раскаленного металлического шарика диаметром 2 см постоянна во всех направлениях
и равна I = 50 кд. Рассчитать яркость, светимость и световой поток.
3. Во сколько раз уменьшает проходящий поток тело, оптическая плотность которого равна 2?
Прикладная оптика:
1. Строение глаза. Острота зрения. Аккомодация. Адаптация. Коррекция недостатков зрения.
2. Отражательные призмы. Призмы с крышей.
3. Объективы телескопических систем. Астрономические объективы. Окуляры телескопических
систем.
4. Основные характеристики фотографических объективов.
5. Дифракционная разрешающая способность микроскопа. Полезное увеличение микроскопа.
Глубина резкости микроскопа.
Тесты:
1. Что является приемником излучения в зрительной трубе?
– экран
– фотодиод
– ПЗС-матрица
– глаз
2. Два одинаковых клина поворачиваются вокруг оптической оси в противоположных направлениях
на равные углы. Какое движение совершает осевая точка в плоскости изображения?
– движется по окружности
– движется по криволинейной траектории
– движется прямолинейно
– положение точки не меняется
Задачи:
1. Определить угловое поле в пространстве изображений сложного микроскопа, составленного из
объектива с увеличением  об, оборачивающей системы с увеличением  об.с. и окуляра с видимым
1
увеличением Гок, если линейное поле в пространстве предметов 2y = 3мм,  об = 8 , об.с. = 1,
Г ок = 15х.
2. Лазер мощностью Фе с углом расходимости 2 создаёт облученность Ее на объекте,
расположенном на расстоянии р от лазера. Каким увеличением должна обладать телескопическая
система, устанавливаемая после лазера, чтобы увеличить облученность объекта в 16 раз?
Энергетическими потерями пренебречь. Какого типа телескопическую систему необходимо
применять с лазерами высокой мощности?
3. Наблюдение с помощью бинокля 8х40 ведётся за предметами, расположенными на расстоянии
3 км от наблюдателя. Определить линейный предел разрешения на объекте, если угловой предел
разрешения глаза  = 3'.
Оптические измерения:
1. Измерение разрешающей способности оптических систем.
2. Измерение показателей преломления стекла.
3. Измерение радиусов кривизны оптических деталей.
4. Измерение фокусных расстояний.
5. Измерение углов оптических деталей.
Тесты:
1. В каких единицах измеряется выходная апертура коллиматора?
– в миллиметрах
– в обратных миллиметрах
– безразмерна
– в радианах
– в градусах, минутах, секундах
2. В каких единицах измеряется входная апертура микроскопа?
– в миллиметрах
– в обратных миллиметрах
– безразмерна
– в радианах
– в градусах, минутах, секундах
Задачи:
1. Какого размера точечную диафрагму надо поставить в коллиматор, имеющий диаметр 100 мм и
фокусное расстояние объектива 1000 мм, для получения дифракционного изображения точки?
2. Какой ширины штрихи можно нанести на измерительную линейку, наблюдаемую невооруженным
глазом, если диаметр зрачка глаза равен 2 мм?
Лазерная техника:
1. Перечислите основные элементы лазера и их назначение.
2. Что такое одномодовый, многомодовый и одночастотный лазеры?
3. Перечислите виды оптических переходов в атомах и молекулах и укажите, какой из них лежит в
основе принципа действия лазерных усилителей и генераторов, в чем его особенность.
Задачи:
1. Определите радиус пучка лазерного излучения и радиус его волнового фронта на расстоянии 100 м
от выходного зеркала лазера, если лазер работает на моде ТЕМ00, имеет гауссов резонатор, а
перетяжка пучка излучения расположена на его выходном зеркале. Длина волны излучения лазера
 = 1 мкм. Радиус пучка на выходном зеркале w0 = 1 мм.
2. Оцените дифракционный угол расходимости излучения лазера  (полный), если диаметр
излучающей поверхности равен D = 1 см, а длина волны излучения  = 1 мкм.
2
Проектирование ОЭП:
1. Способы группового крепления линз и линзовых систем (виды, условия использования,
конструктивные и технологические особенности). Конструкции узлов крепления линз и линзовых
систем с обеспечением юстировок (виды и назначения юстировок, примеры типовых конструкций,
требования).
2. Методические и инструментальные погрешности приборов и функциональных устройств,
первичные и частичные погрешности. Принцип суперпозиции.
3. Принципы конструирования соединений: принцип геометрической определенности, принцип
силового замыкания.
Тесты:
1. Что вызывает избыточное базирование в соединении деталей?
– повышение надежности крепления
– улучшение несущей способности соединения
– создание неподвижности соединяемых деталей
– приводит к ухудшению точности и технологичности соединения
– приводит к большей определенности положения рабочих элементов
2. На какой из углов призмы назначается самый строгий допуск?
– на угол между отражающими поверхностями призмы
– на угол между преломляющими поверхностями призмы
– на угол между отражающими и преломляющими поверхностями призмы
– на угол между отражающими поверхностями "крыши"
Оптические материалы и технологии:
1. Особенности оптического производства. Методы обработки оптических деталей.
2. Показатель преломления и средняя дисперсия. Категории и классы. Влияние на качество
оптических деталей.
3. Нормируемые показатели качества оптического стекла.
Тесты:
1. Какой из перечисленных методов обработки обеспечивает максимальную точность изготовления
поверхностей оптических деталей?
– литье под давлением
– поверхностный притир
– точение
– хонингование
Оптические и оптико-электронные приборы и системы:
1. Временной спектр потока излучения на выходе анализатора изображения.
2. Импульсная характеристика слоя пространства. Поле точечного источника.
3. Приближения Френеля, Фраунгофера, «тени».
4. Решение волнового уравнения методом интеграла Фурье. Передаточная функция слоя
пространства.
5. Пространственная фильтрация при когерентном излучении.
Тесты:
1. Слой свободного пространства для электромагнитного излучения является:
– фильтром высоких частот
– полосовым фильтром
– фильтром низких частот
– режекторным фильтром
2. Направление распространения сферической волны совпадает с:
– волновым вектором
– радиусом-вектором
3
– произвольным вектором
3. Анализатор изображения служит для:
– выделения фрагмента изображения
– преобразования длительности излучения
– преобразования распределения освещенности в плоскости изображений во временную
последовательность потока излучения
4. С каким законом распределения помеха с известной средней мощностью наиболее опасна?
– с законом Пуассона
– с нормальным законом
– с законом Райса
– с равновероятным законом
5. Граница Крамера – Рао устанавливает:
– максимальное значение дисперсии оценки параметра
– минимально возможную величину дисперсии оценки параметра
– необходимый уровень сигнала
– минимальное среднее значение параметра
Оптические методы и приборы для научных исследований:
1. Поляриметрия как метод исследования оптически активных веществ и явления двойного
лучепреломления.
2. Рефрактометрия. Основные методы и приборы рефрактометрических измерений.
3. Метод внешнего отражения, НПВО, МНПВО – как методы раздельного изучения объемных и
поверхностных свойств конденсированного вещества.
Тесты:
1. Какое устройство используют в визуальных фотометрах для создания полей сравнения?
– бипризму Френеля;
– пентапризму;
– призму Лешана;
– призму Аббе с крышей.
Задачи:
1. Определите величину смещения одного из зеркал в интерферометре Майкельсона при смещении
интерференционной картины на 150 полос. В качестве источника излучения используется гелийнеоновый лазер, излучающий на длине волны 632,8 нм.
2. У монохроматора МДР-3 в качестве диспергирующего элемента используется дифракционная
решетка, у которой нарезанная часть равна 75×75 мм2, а число штрихов - 1200 штр./мм. Если
измерения ведутся в первом порядке, определите разрешающую способность прибора и
теоретической предел разрешения на длине волны 400 нм.
Сборка, юстировка и контроль оптических приборов:
1. Критерии нахождения плоскости наилучшей установки при фокусировке. Факторы, влияющие на
вид фокусировочной кривой.
2. Критерии оценки и способы контроля качества изображения в оптических системах.
3. Методы и средства производственного контроля при выполнении сборочно-юстировочных
операций.
Тесты:
1. Как осуществляется автоматическая юстировка масштаба изображения в цифровом фотоаппарате?
– смещением объектива
– обработкой информации, снятой с ПЗС-приёмника
– изменением фокусного расстояния объектива
– диафрагмированием фотоприёмника
4
Источники и приемники излучения:
1. Основные параметры источников излучения: энергетические параметры (T, ', Tс, I, L, Ф, Qимп),
спектральные параметры (0,5, ), временные параметры (fмод.max, tимп), пространственные параметры
(), электрические параметры (Uр, Pпотр).
2. Основные характеристики источников излучения: энергетические характеристики (L(I)),
спектральные характеристики (Ф()), пространственные характеристики (I(,), L(,)),
электрические характеристики (I(U)), временные характеристики (L(fмод)).
3. Принцип действия приемников оптического излучения на внешнем фотоэффекте. Принцип
действия приемников оптического излучения на внутреннем фотоэффекте.
4. Основные параметры приемников оптического излучения: параметры чувствительности (S, SU, SI,
SФ, SE, Sинт, S), параметры спектральных характеристик (',"), параметры шумовых и пороговых
характеристик (Фп, Фп1, Фп*, D, D*), параметры частотных и временных характеристик (tуст.0,37, fо).
5. Принцип действия, схема включения, основные параметры и характеристики полупроводниковых
излучающих диодов.
Тесты:
1. К – величина, численно равная световому потоку, соответствующему единичному потоку
излучения. Укажите, определение какого понятия приведено.
– относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.
– световая эффективность излучения.
– спектральная световая эффективность монохроматического излучения.
– энергетическая фотометрическая величина.
Задачи:
1. Вычислить поток излучения на участке от 0,45 до 0,75 мкм, если спектральная плотность потока
излучения постоянна и равна 1,5 Вт/мкм.
2. Фотоумножитель ФЭУ-28 имеет удельный порог чувствительности 7,310-13 Вт/(Гц1/2см) для
излучения черного тела с температурой 2360 К. Найти удельный порог чувствительности
фотоумножителя в световых фотометрических величинах. Максимальная спектральная световая
эффективность монохроматического излучения Кmax = 683 лм/Вт; коэффициент полезного действия
глаза г(2360) = 8,510-3.
3. Найти энергетическую яркость черного тела с энергетической светимостью 3,8106 Вт/м2.
5