МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный университет

информационных технологий, механики и оптики

УТВЕРЖДАЮ

Ректор СПбГУ ИТМО

_В.Н. Васильев "_"20 г.

ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

по направлению 200200 "Оптотехника" Магистерская программа 20020001 "Прикладная оптика" Факультет: оптико-информационных систем и технологий Кафедра: прикладной и компьютерной оптики Председатель УМС СПбГУ ИТМО А.А. Шехонин 1.Цель государственного экзамена по магистерской программе Целью государственного экзамена по магистерской программе является определение степени соответствия теоретического уровня подготовленности выпускников требованиям государственного образовательного стандарта. При этом проверяются теоретические знания в соответствии с направлением "Оптотехника", магистерской программой 20020001 "Прикладная оптика" и квалификацией – магистр техники и технологии.

2. Условия допуска и подготовки к государственному экзамену по магистерской программе Итоговый государственный междисциплинарный экзамен по магистерской программе проводится в 12 семестре.

К экзамену допускаются студенты, полностью выполнившие учебный план предыдущих семестров и успешно прошедшие все предшествующие аттестационные испытания, то есть не имеющие академических задолженностей на дату проведения государственного экзамена.

Перечень вопросов, выносимых на государственный экзамен, включается в Программу государственного экзамена, которая обсуждается на заседаниях выпускающих кафедр, учебнометодической комиссии и Ученом совете факультета оптико-информационных систем и технологий и утверждается ректором университета. Программа государственного экзамена доводится до сведения студентов не позднее, чем за 4 месяца до предполагаемой даты экзамена.

Перед экзаменом проводятся консультации по процедуре проведения и содержанию экзаменационных вопросов.

3. Порядок приема государственного экзамена по магистерской программе Прием государственного междисциплинарного экзамена по магистерской программе осуществляет государственная экзаменационная комиссия, утвержденная ректором СПбГУ ИТМО не позже, чем за 1 месяц до экзамена, и включающая в свой состав не менее двух членов государственной аттестационной комиссии по защите выпускных квалификационных работ. В состав комиссии входят ведущие преподаватели выпускающих кафедр факультета. В комиссию по согласованию может быть включен представитель другого учебного заведения или представитель предприятия, являющегося потенциальным потребителем выпускников.

Государственный междисциплинарный экзамен по магистерской программе проводится в письменной форме. Экзаменационные билеты включают 3 теоретических вопроса из специальных дисциплин. Содержание экзаменационных билетов утверждается на заседании выпускающей кафедры не позднее, чем за две недели до даты экзамена Оценивание ответов студента государственная экзаменационная комиссия проводит на закрытом заседании. Каждый ответ на теоретический вопрос, тест и решение задачи оцениваются по балльной системе. Средний балл служит результирующей оценкой. Затем определяется итоговая оценка – "отлично", "хорошо", "удовлетворительно" и "неудовлетворительно" простым большинством голосов членов комиссии, при обязательном присутствии председателя комиссии или его заместителя. При равном числе голосов правом решающего голоса обладает председатель комиссии. Решения государственной экзаменационной комиссии оформляются протоколами и подписываются председателем и всеми членами комиссии.

Результаты экзамена доводятся до сведения студентов после заседания государственной экзаменационной комиссии.

Председатель государственной экзаменационной комиссии совместно с секретарем подготавливают отчет о проведенном экзамене.

Студент, получивший на экзамене оценку "неудовлетворительно", не допускается к защите выпускной квалификационной работы и отчисляется из университета в соответствии с установленным порядком.

Повторное прохождение итоговой государственной аттестации – государственного экзамена по магистерской программе – в университете проводится не ранее, чем через три месяца и не более чем через пять лет после прохождения итоговой аттестации впервые. Повторная итоговая государственная аттестация не может назначаться более двух раз.

Студенту, который не прошел итоговую государственную аттестацию – государственный экзамен по магистерской программе – по уважительной причине (по медицинским показаниям или в других исключительных случаях, документально подтвержденных), предоставляется возможность сдать экзамен повторно без отчисления из университета. Дополнительное заседание государственной экзаменационной комиссии организуется в установленные университетом сроки, но не позднее пяти месяцев после подачи заявления студентом, не проходившим итоговых аттестационных испытаний по уважительной причине.

4. Содержание государственного экзамена по магистерской программе Тематика экзаменационных вопросов, тестов и задач соответствует избранным разделам из учебных программ следующих дисциплин учебного плана по магистерской программе "Прикладная оптика":

СДМ.Р.01 – Автоматизация проектирования оптических систем СДМ.Р.02 – Расчет оптических систем СДМ.Р.03 – Оценка качества изображения и расчет допусков СДМ.Р.04 – Компьютерное проектирование оптики СДМ.Р.05 – Компьютерные методы контроля оптики государственному экзамену по магистерской программе Автоматизация проектирования оптических систем 1. Особенности формул Федера для расчета хода лучей на компьютерах 2. Использование углов первого параксиального луча с осью в качестве конструктивных и коррекционных параметров 3. Представление о коррекционных параметрах и корригируемых функциях 4. Выбор коррекционных параметров для оптимизации оптических систем 5. Выбор корригируемых функций при оптимизации оптических систем 6. Выбор исходной оптической системы для оптимизации 7. Модифицированный метод Ньютона для оптимизации оптических систем 8. Модифицированный метод наименьших квадратов для оптимизации оптических систем 9. Градиентный метод для оптимизации оптических систем 10. Наложение ограничений на значения коррекционных параметров при оптимизации 11. Наложение связей на значения коррекционных параметров при оптимизации 12. Наложение связей на значения корригируемых функций при оптимизации 13. Комбинированный метод расчета для оптимизации оптических систем 14. Программа для расчета тонких компонентов в области аберраций третьего порядка в комплексе САРО 15. Свойства и методы расчета компонента, состоящего из двух склеенных линз Литература:

1. Грамматин А. П. Автоматизация проектирования оптических систем. Учебное пособие.

ЛИТМО. 1989.

2. Вычислительная оптика. Справочник. Под общ. ред. М.М. Русинова. Л.: Машиностроение. 1984.

3. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. Л.: Машиностроение. 1969.

Расчет оптических систем 1. Сферическая аберрация третьего порядка 2. Кома третьего порядка 3. Астигматизм третьего порядка 4. Кривизна Петцваля 5. Дисторсия третьего порядка 6. Апланатические точки преломляющей поверхности 7. Связь комы с условием изопланатизма 8. Определение аберраций на основе расчета хода лучей 9. Аберрации в плоскости изображения и в плоскости выходного зрачка 10. Аберрации третьего порядка. Зависимость от координат в плоскости предмета и плоскости входного зрачка.

11. Хроматизм положения 12. Хроматизм увеличения 13. Вторичный спектр 14. Оптические характеристики бесцветных оптических стекол 15. Оптические характеристики материалов для ИК области спектра 1. Грамматин А.П. Методы синтеза оптических систем. Учебное пособие. Спб. ГИТМО. 2002.

2. Русинов М.М. Техническая оптика. Л.: Машиностроение. 1968.

3. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. Л.: Машиностроение. 1968.

4. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. Л.: Машиностроение. 1969.

Оценка качества изображения и расчет допусков 1. Функция рассеяния точки (ФРТ), линии (ФРЛ).

2. Оптическая передаточная функция (ОПФ) оптической системы. Функция передачи модуляции (ФПМ) и функция передачи фазы (ФПФ).

3. Оптическая система как фильтр пространственных частот.

4. Волновая аберрация. Взаимосвязь волновой аберрации с поперечной.

5. Математическое представление аберраций.

6. Нормированная освещённость в изображении точечного излучателя. Число Штреля. Число Штреля в случае малых аберраций..

7. Допустимая величина деформации волнового фронта. Критерий Релея. Критерий Марешаля.

8. Определение допустимых значений аберраций.

9. Расчёт допусков на конструктивные параметры оптических систем.

10. Расчёт допусков на децентрировку поверхностей оптической системы.

11. Определение требований к оптическим материалам.

1. М. Борн, Э. Вольф Основы оптики. М.:Наука, 1970.

2. Г.В. Погарев Юстировка оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1982.-237 с., ил.

3. А.П. Грамматин Автоматизация проектирования оптических систем. Учебное пособие. Л.:

ЛИТМО, 1989.

4. М.Н. Сокольский Допуски и качество оптического изображения. Л.: Машиностроение, 1989.с.: ил.

5. В.А. Зверев, С.А. Родионов, М.Н. Сокольский Проблемы создания адаптивного зеркала. Изв.

АН СССР. Сер. Физ.-Т.44.-№10.-С. 2066.

Компьютерное проектирование оптики 1. Описание оптических поверхностей: плоскости, поверхности второго порядка, поверхности высшего порядка, дифракционных решеток и ДОЭ.

2. Описание взаимного расположения поверхностей и параметров сред.

3. Расчет действительных лучей через оптическую систему.

4. Аппроксимация аберраций с использованием ортогонального базиса.

5. Анализ структуры изображения. Вычисление дифракционной ФРТ и ОПФ методом автокорреляции.

6. Оптимизационная модель оптической системы. Методы безусловной оптимизации, применяемые в компьютерном проектировании оптики.

7. Особенности структуры оценочной функции при оптимизации оптических систем.

8. Контроль нелинейных ограничений-равенств при оптимизации ОС.

1. Родионов С. А. Автоматизация проектирования оптических систем. - Л. Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. -270 с.

2. Слюсарев Г. Г. Методы расчета оптических систем. - Л. Машиностроение, Ленингр. отдние, 1969. –669 с.

Компьютерные методы контроля оптики 1. Описание волновых фронтов при контроле оптики.

2. Схемы некоторых интерферометров для контроля оптики: интерферометр Ньютона, интерферометр Физо.

3. Схемы некоторых интерферометров для контроля оптики: интерферометр ТвайманаГрина, интерферометр с дифракционной точкой.

4. Схемы некоторых интерферометров для контроля оптики: интерферометр с дифракционной решеткой, интерферометр с рассеивающей пластиной 5. Интерферометры сдвига. Схемы интерферометров бокового сдвига.

6. Принципы и особенности фазово-сдвиговой интерферометрии.

7. Амплитудная регистрация и обработка интерферограмм 8. Контроль плоскостей на интерферометре по схеме Физо.

9. Контроль неоднородности стекла интерферометрическим методом.

10. Контроль объективов и телескопических систем на интерферометре по схеме Физо.

11. Контроль оптических систем методом Гартмана.

12. Контроль асферических поверхностей методом сопряженных фокусов.

13. Контроль асферических поверхностей компенсационным методом 14. Измерение оптической передаточной функции 15. Измерение функции концентрации энергии Литература:

1. Оптический производственный контроль. Под ред. Д.Малакары. – М., Машиностроение, 2. Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. – М.,Машиностроение, 3. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. Под ред. Проф. Д.Т.

Пуряева. – М., Машиностроение, 4. Гужов В.И., Ильиных С.П. Компьютерная интерферометрия. Новосибирск, Изд-во НГТУ, 5. М. Борн, Э. Вольф Основы оптики. М.: Наука, 1970.- 856 с 6. Витриченко Э.В. Методы исследования астрономической оптики М., Наука, 7. Афанасьев В.А. Оптические измерения. Учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. М., Высшая школа, 8. Сокольский М.Н. Допуски и качество изображения. – Л., Машиностроение, Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки магистров "Оптотехника" по магистерской программе 20020001 "Прикладная оптика", с Методическими рекомендациями УМО вузов России по образованию в области приборостроения и оптотехники по организации итоговой государственной аттестации выпускников вузов по направлению подготовки Оптотехника и с Методическими материалами по организации итоговой государственной аттестации выпускников СПбГУ ИТМО.

Программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии ФОИСТ, протокол №_ от "_" 20 г.

Программа одобрена на Ученом совете ФОИСТ, протокол №_ от "_" 20 г.

Научный руководитель магистерской программы д.т.н., профессор В.А. Зверев Председатель методической комиссии ФОИСТ,