Курс состоит из 14 недель и разбит на три раздела. Каждый раздел завершается проверочной неделей.
Неделя 1.
Волновое уравнение, монохроматические волны, комплексная амплитуда, уравнение Гельмгольца, плоские и сферические волны, показатель преломления, фазовая скорость распространения. Диапазоны длин волн. Граничные условия, законы преломления и отражения, формулы Френеля, угол Брюстера.
Неделя 2.
Элементы геометрической оптики, геометрические аберрации. Дисперсия показателя преломления, классическая теория дисперсии, нормальная и аномальная дисперсии, поглощение света средой. Комплексная диэлектрическая проницаемость и комплексный показатель преломления. Показатель преломления плазмы. Понятие о метаматериалах. Групповая скорость. Затухание волн, закон Бугера.
Неделя 3.
Поляризация света. Естественный свет. Дихроизм, поляроиды, закон Малюса. Двойное лучепреломление в одноосных кристаллах, разложение волны на обыкновенную и необыкновенную. Взаимная ориентация векторов k, E, D, B, направление вектора Пойнтинга. Кристаллические пластинки. Понятие об эффектах Фарадея, Керра и Поккельса.
Неделя 4.
Проверочная
Неделя 5.
Интерференция монохроматических волн. Ширина полос, видность полос. Просветление оптики. Статистическая природа излучения квазимонохроматической волны. Временная когерентность. Соотношение неопределённостей. Интерференция при использовании протяжённых источников. Пространственная когерентность, радиус когерентности. Условия наблюдения интерференции (в двухлучевых схемах).
Неделя 6.
Дифракция волн. Принцип Гюйгенса–Френеля. Дифракция на тонком экране, граничные условия Кирхгофа. Дифракция Френеля. Задачи с осевой симметрией, зоны Френеля, спираль Френеля. Дифракция на щели, спираль Корню. Зонные пластинки, пятно Пуассона, линза. Принцип Бабинэ.
Неделя 7.
Дифракция Фраунгофера. Световое поле в зоне Фраунгофера как преобразование Фурье граничного поля. Дифракция Фраунгофера на щели, дифракционная расходимость. Волновой параметр. Дифракционный предел разрешения телескопа и микроскопа. Поле в фокальной плоскости линзы, поперечные и продольные размеры фокального пятна.
Неделя 8.
Принципы фурье-оптики. Метод Рэлея решения задачи дифракции: волновое поле как суперпозиция плоских волн разных направлений (пространственное фурье-разложение). Соотношение неопределённостей. Дифракция на периодических структурах. Эффект саморепродукции. Теория Аббе формирования оптического изображения, принцип двойной дифракции. Понятие о пространственной фильтрации. Понятие о методах наблюдения фазовых объектов (методы темного поля, фазового контраста).
Неделя 9.
Проверочная.
Неделя 10.
Источники излучения и их спектры. Спектральные приборы: призма, дифракционная решётка, интерферометр Фабри–Перо. Характеристики спектральных приборов: разрешающая способность, область дисперсии, угловая дисперсия. Условие Брэгга–Вульфа в многослойных структурах.
Принципы голографии. Голограмма Габора. Голограмма с наклонным опорным пучком. Разрешающая способность голограммы. Понятие об объёмной голограмме.
Неделя 11.
Принципы работы лазеров. Спонтанное и вынужденное излучение. Возможность когерентного усиления. Инверсная заселённость уровней, создание активной среды (накачка). Трёхуровневые системы. Осуществление положительной обратной связи в оптическом резонаторе. Механизмы уширения спектральных линий. Продольные и поперечные моды.
Неделя 12.
Понятие о рассеянии света. Эффективное сечение рассеяния, диаграмма направленности, их зависимость от длины волны и от размера рассеивающих частиц. Рэлеевское рассеяние, рассеяние на флуктуациях плотности. Поляризация рассеянного света. Понятие о световодах. Нелинейные оптические явления. Нелинейная поляризация среды. Оценки интенсивности световой волны, при которых наблюдаются нелинейные эффекты. Наведённое двулучепреломление. Генерация второй гармоники, фазовый синхронизм. Самофокусировка, критическая мощность самофокусировки.
Неделя 13.
Проверочная.
Неделя 14.
Экзамен.