РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
«КОГЕРЕНТНОСТЬ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ»
Математические основы теории когерентности. Случайные процессы и случайные
1.
поля. Статистические моменты. Статистические усреднения и усреднения по времени
и по пространству. Корреляционные функции случайных комплексных процессов и
полей. Стационарные процессы и однородные поля. Эргодичность. Статистически изотропные и статистически анизотропные случайные поля. Теорема Винера-Хинчина для случайных процессов и скалярных случайных полей. Спектр мощности.
Временные и пространственные частоты. Структурная функция.
Волновые процессы стохастической природы. Физика возникновения случайных 2.
волновых процессов. Корреляционные функции - функции когерентности волновых процессов. Временная когерентность. Взаимная интенсивность. Пространственная поперечная и продольная когерентность. Пространственно-временная когерентность.
Временная когерентность волнового поля. Теорема Винера-Хинчина для временной 3.
когерентности. Время и длина временной когерентности. Проявление временной когерентности в интерференционном эксперименте. Интерферометр Майкельсона.
Принципы Фурье-спектроскопии. Принципы низкокогерентной интерферометрии и томографии. Временная когерентность и спектр мощности суперпозиции двух волновых полей. Взаимная спектральная чистота. Распространение временной когерентности и пространственной когерентности.
Интерферометрия интенсивностей. Функции когерентности высших порядков.
4.
Интерферометр интенсивностей Брауна-Твисса. Применение интерферометрии интенсивностей в астрономии.
Поперечная и продольная пространственная когерентность волнового поля. Теорема 5.
Винера-Хинчина и теорема Ван-Циттера-Цернике для пространственной когерентности. Поперечный и продольный радиусы пространственной когерентности волнового поля. Пространственно-временная когерентность. Продольная чисто пространственная когерентность.
Пространственные и временные масштабы частично когерентного светового поля.
6.
Средние длина волны, период и частота. Средние пространственные частоты. Время когерентности и длина временной когерентности. Поперечный и продольный радиусы пространственной когерентности. Длина когерентного пробега и время когерентности волнового пучка. Объем когерентности. Численная оценка пространственновременных масштабов волновых полей различных источников.
Проявление пространственной когерентности в интерференционных системах.
7.
Интерферометр Юнга и звездный интерферометр Майкельсона; современные модификации звездного интерферометра Майкельсона. Интерферометры интенсивностей. Звездный интерферометр интенсивностей. Радиоинтерферометры.
Когерентность волновых полей в системах формирования изображения. Когерентные 8.
и некогерентные системы формирования изображения. Условия когерентного освещения. Импульсный отклик оптической системы. Формирование изображения как интерференционный процесс. Разрешение оптических систем. Пространственная фильтрация в оптических системах.
Формирование изображений при наличии случайн-неоднородных сред. Случайный 9.
фазовый экран. Случайный амплитудный экран. Звездная спекл-интерферометрия.
10. Дифракция частично-когерентного поля. Расходимость частично-когерентных волновых пучков. Дифракция частично-когерентных полей в изображающих системах. Когерентные и некогерентные процессы формирования изображений.
Спекл-эффект при когерентном формировании изображения.
Дифракция волновых полей на случайных фазовых экранах. Расходимость дифрагированных волновых пучков.
11. Когерентность рассеянных волн. Когерентные случайные волновые поля. Спеклструктуры. Корреляционная цифровая спекл-интерферометрия.
12. Векторные случайные волновые поля. Случайная поляризация. Поляризационные матрицы. Матрицы когерентности. Степень поляризации волнового процесса.
Перечень основной и дополнительной литературы Основная литература:
Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Статистическая радиофизика и оптика.
1.
Случайные колебания и волны в линейных системах. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2010.
428 с.
Рябухо В.П., Лякин Д.В. Теорема Винера-Хинчина в теории пространственной 2.
когерентности в курсах статистической оптики и радиофизики. Физическое образование в вузах. 2005. Т.11 В.3. С. 107-118.
Л.И.Голубенцева, О.А.Перепелицына, В.П.Рябухо. ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА 3.
ПРОЯВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ СВЕТА В
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СХЕМЕ ЮНГА. Руководство к лабораторным работам по курсу общей физики, часть III, Оптика, раздел «Интерференция и дифракция света»Под редакцией проф. В.П.Рябухо 2007 http://optics.sgu.ru/library/education/laboptics В.П. Рябухо О графических формах отображения состояния поляризации оптических 4.
волн. Физическое образование в вузах. 2008. т.14. №3. с.88-93.
http://optics.sgu.ru/library/education А.Л.Кальянов, В.В.Лычагов, Д.В. Лякин, О.А. Перепелицына, В.П. Рябухо.
5.
ОПТИЧЕСКАЯ НИЗКОКОГЕРЕНТНАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ И ТОМОГРАФИЯ.
Специальный оптический практикум. Учебное пособие. под ред. проф. В.П. Рябухо.Саратовский государственный университет. Кафедра оптики и биофотоники. 2009. с. http://library.sgu.ru/uch_lit/9.pdf В.П. Рябухо, О.А. Перепелицына. «Определение радиуса поперечной 6.
пространственной когерентности света протяженного источника» Учебнометодическое руководство к лабораторной работе общего физического практикума по оптике для студентов 2-го курса» Саратовский государственный университет. Кафедра оптики и биофотоники СГУ. (23 с.); http://library.sgu.ru/uch_lit/10.pdf Когерентно-оптические методы в измерительной технике и биофотонике. /В.П.
Рябухо, В.В. Лычагов, А.Л. Кальянов, И.В. Федосов, О.А. Перепелицына, Б.Б.
Горбатенко, Л.А. Максимова. Под ред. проф.: Рябухо В.П. и Тучина В.В.. – Изд-во http://optics.sgu.ru/library/education/cohmeth Лычагов В.В. Рябухо В.П. Учебное пособие Низкокогерентная интерференционная микроскопия и томография. Краткий курс лекций. Саратовский государственный университет. Электронная библиотека кафедры оптики и биофотоники. 2010 27 c.
http://optics.sgu.ru/library/education/lowcohmt Дополнительная литература:
Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. М.: Наука.
Физматлит, 2000. 896 с.
Гудмен Дж. Статистическая оптика. Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 528с.
Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. - М.: Наука, 1981. 640 с.
Франсон М., Сланский С. Когерентность в оптике. - М.: Наука, 1968. - 80 с.
Я.Перина "Когерентность света" //Изд."Мир", М., 1974, Скроцкий Г.В. Интерференция и когерентность. - В кн. Материалы 6 Всес. Школы по голографии. - Л.: ЛИЯФ, 1974. - С.37-45.
Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник. - М.: Изд-во Моск. ун-та, Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. 720 с.
Вопросы к курсу Случайные процессы и случайные поля. Статистические моменты. Статистические усреднения и усреднения по времени и по пространству. Корреляционные функции случайных комплексных процессов и полей.
Стационарные процессы и однородные поля. Эргодичность. Статистически изотропные и статистически анизотропные случайные поля. Структурная функция.
Теорема Винера-Хинчина для случайных процессов и скалярных случайных полей.
Спектр мощности. Временные и пространственные частоты.
Корреляционные функции - функции когерентности волновых процессов. Временная когерентность. Пространственная поперечная и продольная когерентность.
Пространственно-временная когерентность.
Теорема Винера-Хинчина для временной когерентности. Время и длина временной когерентности. Проявление временной когерентности в интерференционном эксперименте. Интерферометр Майкельсона.
Принципы Фурье-спектроскопии.
Принципы низкокогерентной интерферометрии и томографии.
Временная когерентность и спектр мощности суперпозиции двух волновых полей.
Взаимная спектральная чистота.
Распространение временной когерентности и пространственной когерентности.
10. Интерферометрия интенсивностей. Интерферометр интенсивностей Брауна-Твисса.
Применение интерферометрии интенсивностей в астрономии.
11. Теорема Винера-Хинчина и теорема Ван-Циттера-Цернике для пространственной когерентности. Поперечный и продольный радиусы пространственной когерентности волнового поля.
12. Пространственно-временная когерентность. Продольная чисто пространственная когерентность.
13. Пространственные и временные масштабы частично когерентного светового поля.
14. Проявление пространственной когерентности в интерференционных системах.
Интерферометр Юнга и звездный интерферометр Майкельсона; современные модификации звездного интерферометра Майкельсона.
15. Интерферометры интенсивностей. Звездный интерферометр интенсивностей.
Радиоинтерферометры.
16. Когерентные и некогерентные системы формирования изображения. Условия когерентного освещения. Разрешение оптических систем. Пространственная фильтрация в оптических системах.
17. Формирование изображений при наличии случайн-неоднородных сред.
18. Звездная спекл-интерферометрия.
19. Расходимость частично-когерентных волновых пучков.
20. Дифракция волновых полей на случайных фазовых экранах. Расходимость дифрагированных волновых пучков.
21. Когерентность рассеянных волн. Спекл-структуры.
22. Корреляционная цифровая спекл-интерферометрия.
23. Векторные случайные волновые поля. Случайная поляризация. Поляризационные матрицы. Матрицы когерентности. Степень поляризации волнового процесса.