《物理光学》课程教学大纲

《物理光学》教学大纲一、课程基本信息课程名称物理光学PhysicalOptics课程编码SCC622811030开课院部理学院课程团队物理光学学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时52适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、大学物理（2-1）、应用光学、大学物理（2-2）课程简介（必修）本课程是光电信息科学与工程专业本科学生的专业核心基础课程，是一门中英双语课程。课程以电磁理论为理论基础，分析光波的叠加特性，阐述光波的干涉、衍射、偏振现象及其物理机制及应用，了解光的吸收、色散、散射现象。课程教学目标是使学生深入了解并熟练掌握物理光学的重要知识和专业英文描述，能够利用物理光学知识和数学模型对相关领域的工程问题进行推演和分析；能够应用基本原理识别、表达、并通过文献研究分析光电信息领域复杂工程问题；了解本专业领域的国际发展趋势、研究热点，并具备跨文化交流能力。ThiscourseisabasiccorecourseforthestudentswiththemajorofOptoelectronicInformationScienceandEngineering.ItisalsoabilingualcurriculumofChineseandEnglish.Inthiscourse,thesuperpositioncharacteristicsoflightwavesareanalyzedbasedonelectromagnetictheory.Theinterference,diffractionandpolarizationphenomenaoflightwavesaswellastheirphysicalmechanismsandapplicationarelecturedindetails.Thenphenomenaoflightabsorption,dispersionandscatteringarealsointroduced.TheteachinggoalofthecourseistoenablestudentstounderstandandmastertheimportantknowledgeofphysicalopticsandprofessionalEnglishdescription.Afterlearning,theycanusephysicalopticsknowledgeandmathematicalmodelstoinferandanalyzeengineeringproblemsinrelatedfieldsandcanapplybasicprinciplestoidentify,expressandliteratureresearchandanalysisofcomplexengineeringissuesinthefieldofoptoelectronicinformation.Theyalsohavetheabilityofunderstandingofinternationaldevelopmenttrendsandresearchhotspotsinthisfieldofexpertise,andtheabilitytocommunicateacrosscultures.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：能够理解并掌握物理光学的基本概念、原理、分析方法、应用，能够建立数学模型，运用物理光学的基本原理和知识和分析光电信息领域的工程问题。是1.32M2目标2：能够物理光学的基本原理，正确描述、识别与物理光学相关的光电信息领域的复杂问题，判断其关键环节。是2.23M3目标3：能够进行与物理光学相关的实验研究，能够正确处理实验数据，并且应用数学、物理光学的基本原理正确建模对实验数据进行分析和解释，并且通过信息综合得到合理有效的结论。是4.34M4目标4：了解学科前沿发展现状和趋势，具有自主学习和适应发展的能力，能够对物理光学领域的复杂问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。基本掌握科技英语，能熟练阅读本专业的外文文献，并具有听、说、写、译和进行国际交流的基本能力。具有一定的国际视野和跨文化交流能力。是10.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章光的电磁理论本章重点难点：平面电磁波、复振幅、菲涅尔公式、全反射////21.11.1电磁场基本方程麦克斯韦方程组、物质方程M10.5讲授0.5自学大纲31.21.2平面电磁波及性质单色平面波解、波函数、复振幅、单色平面波的性质M10.5讲授0.5自学资料41.31.3球面波和柱面波球面波和柱面波的定义、波函数、复振幅M10.5讲授0.5自学资料51.41.4光波在介质界面上的反射和折射反射定律、折射定律、菲涅尔公式M12讲授0.5自学资料61.51.5全反射反射系数和相位变化，隐逝波M21.5讲授+讨论3案例讨论7第2章第2章光的干涉本章重点难点：杨氏干涉，平板双光束干涉，迈克尔逊干涉仪，法布里-玻罗干涉仪////82.12.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加代数加法、复数方法、相幅矢量加法M11讲授0.5自学资料92.22.2实际光波的干涉及实现方法相干条件、相干光的实现M11讲授0.5自学资料102.32.3杨氏干涉干涉图样计算、干涉条纹M1,M22讲授1自学资料112.42.4干涉条纹的可见度相干光束振幅比、空间相干性、时间相干性M12讲授1自学资料122.52.5平板的双光束干涉等倾干涉、等厚干涉、牛顿环、应用M1,M2,M32讲授2自学资料132.62.6迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的原理和应用M2,M42讲授+讨论3专题研究142.72.7平行平板的多光束干涉平行平板的多光束干涉M12讲授2自学资料152.82.8法布里-玻罗干涉仪法布里-玻罗干涉仪的原理和应用M2,M3,M42讲授+讨论4专题研究16第3章第3章光的衍射本章重点难点：夫琅禾费衍射，成像系统的分辨本领、衍射光栅////173.13.1光的衍射原理惠更斯-菲涅尔原理、衍射分类M11讲授0.5自学资料183.23.2典型孔径的夫琅禾费衍射单缝衍射、矩孔衍射、圆孔衍射M1,M32讲授0.5自学资料193.33.3光学成像系统的衍射和分辨本领瑞利判据、典型成像系统的分辨本领M1,M2,M42讲授+讨论4专题研究203.43.4夫琅禾费多缝衍射双缝衍射、多缝夫琅禾费衍射M1,M22讲授1自学资料213.53.5衍射光栅光栅的分光性能、光栅光谱仪、闪耀光栅M1,M2,M3,M43讲授4专题研究223.63.6菲涅耳衍射菲涅尔波带法、圆孔和圆盘的菲涅尔衍射、波带片M21讲授+讨论1自学资料23第4章第4章光的偏振本章重点难点：单色平面波在晶体中的传播，偏振光的变换和测定////244.14.1光波的偏振特性概述光波的偏振状态、偏振度M11讲授0.5自学资料254.24.2两个频率相同、振动方向相互垂直的光波的叠加椭圆偏振光、左旋和右旋M12讲授1自学资料264.34.3晶体的双折射晶体的结构特征、双折射现象、马吕斯定律、光在晶体表面的折射和反射、惠更斯作图法M1,M21讲授1自学资料274.44.4偏振元件偏振片、偏振棱镜M1,M21讲授+讨论0.5自学资料284.54.5波片波片分类、半波片、四分之一波片、相位补偿器、用波片改变光的偏振态M1,M21讲授1自学资料294.64.6偏振光的变换和检测偏振光的变换、获得各种偏振光的方法、偏振光的检测M1,M22讲授+讨论1自学资料30第5章光的吸收、散射、色散本章重点难点：近场显微术与应用////315.15.1光的吸收吸收的线性规律、光的吸收与波长的关系、吸收光谱M1,M20.5讲授0.5自学资料325.25.2光的散射散射与媒质不均匀性尺度的关系、瑞利散射定律、拉曼散射M1,M20.5讲授0.5自学资料335.35.3光的色散正常色散、反常色散,群速度、相速度M1,M2,M41讲授+讨论4专题研究四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每章布置3~4道作业题目，布置线上学习作业。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对物理光学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要为计算题。10%2案例讨论1.本课程设置1个案例讨论环节，学生进行分组调研讨论。2.成绩采用百分制，根据学生自评、小组打分来确定。3.考核学生对知识的综合应用能力、寻求复杂物理光学工程问题合理的解决方案的能力。10%3专题研究1.本课程中期布置专题研究报告题目，任选其中一个题目进行文献调研、分析、总结。2.成果以中文总结、英文PPT的形式完成。3.成绩采用百分制，学生进行自评和互评，取平均成绩。4.考核学生文献调研、阅读、总结能力，及英文交流能力。20%4实验1.本课程12个学时实验，共四次实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生对物理光学知识的实践应用能力。20%5期末考试1.开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对物理光学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、计算题、论述题。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业40%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案存在少许错误。C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、答案存在错误。D-作业抄袭，未能按时完成。2M1期末考试60%（见试卷评分标准）3M2案例讨论30%A-案例讨论过程中能够积极参与、大量调研分析，准备充分，讨论积极、逻辑清晰、分析有理有据、有自己的理解、能够获得有效的结论。B-案例讨论过程中能够积极参与、认真调研分析，准备较充分，能够获得比较有效的结论。C-案例讨论过程中能够积极参与、但准备不够充分、未能得到合理的解决方案。D-案例讨论过程中未能积极有效参与。4M2专题研究40%A-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研充分，内容丰富，总结分析准确合理，有自己的观点及展望。B-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研充分，内容丰富，总结分析不足。C-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研不够充分，内容相对单薄。D-大量抄袭，未能按时完成，格式、文字、表述混乱。5M2期末考试30%（见试卷评分标准）6M3实验100%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实验数据，从技术角度优选解决方案获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分析实验数据，从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正确分析实验数据，但是结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论。7M4专题研究70%A-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研充分，内容丰富，总结分析准确合理，有自己的观点及展望。B-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研充分，内容丰富，总结分析不足。C-独立、按时完成，格式规范、表述准确，调研不够充分，内容相对单薄。D-大量抄袭，未能按时完成，格式、文字、表述混乱。8M4期末考试30%（见试卷评分标准）评分等级说明：六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|物理光学（第五版）,梁铨廷,电子