光学课程教学大纲.doc

光学课程教学大纲课程中文名称：光学课程英文名称：Optics总 学 时：72 讲课学时：62 习题课学时：10课程类型：专业基础课 课程要求：必修授课对象：应用物理专业和光信息科学与技术专业本科生 学生人数：90 授课时间：秋季学期授课教师：光学课程教学组的教师一课程的教学目的光学是继力学、热学、电磁学之后的第四门物理学的基础课，是物理学科学生的一门必修课。本课程作为物理学科的重要基础课，既要为相应后继课的学习打好基础，又要为学生毕业后从事与物理学、尤其与光学有关的科学研究、教学及相关工作做好必要的基础理论和实验知识的准备。光学课是一门实验现象十分丰富的课程，要让学生在生动活泼的感性认识的基础上，深入地进行理性认识。让学生既掌握光学的基本原理和解决光学问题的基本方法，又对光的本性和现代光学研究中的一些前沿课题有一个初步的了解，使光学教学与现代光学及其在高科技中的应用接轨，努力实现光学教学的现代化。二课程的教学基本要求本课程主要讲授几何光学、波动光学（干涉、衍射、偏振）、光与物质相互作用、量子光学的基本现象和基本原理以及解决各种光学问题的基本方法。作为展示光学学科基础内容的光学课是继力学、热学、电磁学之后的第四门物理学的重要基础课，又是物理学科学生需要学习的众多光学内容课程中（比如：激光原理与技术，量子光学，信息光学，光纤光学，集成光学，光谱学，光子开关技术，全息光存储技术，光纤通信技术原理，非线性光学，晶体光学，原子光学，光电信号检测技术等）的第一门基础光学的启蒙课程，其重要性是一目了然的。本课程要求学生通过光学课程的学习，充分了解光学的基本现象、牢固建立清晰的光学图像、深入掌握光学的基本概念和基本规律、切实提高独立分析和解决各种光学问题的能力。 三课程教学要求的层次：掌握：要求学生全面、深入理解和熟练掌握基本概念和基本公式，准确把握基本概念之间的关系，灵活应用基本原理和基本方法分析和解决实际问题。理解：要求学生较好地理解所学内容，正确地掌握基本概念、基本公式，并且能够进行简单分析和判断。了解：要求学生能够明确概念、公式的意义，并能准确地表述。四课程教学的主要内容和教学要求第一章 几何光学（12学时）教学内容1光源和光谱2几何光学基本定律3惠更斯和费马原理4成像5共轴球面组傍轴成像6薄透镜7光学仪器8光阑9光度学基本概念教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用计算法和作图法求解单球折（反）射共轴球面组傍轴三次成像问题。4学会利用计算法和作图法求解薄透镜傍轴三次成像问题。5学会利用作图法和计算法确定理想光学系统的有效光阑和视场光阑方面的问题。第二章波动光学基本原理（20学时）教学内容1光波与复振幅的描述2波前3波的迭加和波的干涉4两个点源的干涉5光的衍射现象和惠更斯菲涅耳原理6菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射7夫琅禾费单缝和矩孔衍射8光学仪器的像分辨本领9光的横波性与五种偏振态10光在电介质表面的反射和折射11菲涅耳公式教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用复振幅计算法和矢量图解法求解双光束和多光束光波的干涉问题。4学会利用半波带法、矢量图解法和复数积分法求解菲涅耳和夫琅禾费衍射问题。5学会利用偏振光的相关公式求解透射光强、光的偏振态、偏振度、半波损和光的透（反）射率问题。第三章干涉装置和光场的时空相干性（10学时）教学内容1分波前干涉装置和光场的空间相干性2薄膜干涉：1）等厚条纹3薄膜干涉：2）等倾条纹4迈克耳逊干涉仪和光场的时间相干性5多光束干涉和法布里珀罗干涉仪教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会求解分波前干涉装置的干涉条纹形状、间距和条纹移动等问题。4学会求解等厚和等倾干涉条纹形状、间距和条纹移动等问题。5学会求解光场时间和空间相干性问题。6学会求解多光束干涉和法布里珀罗干涉仪问题。第四章衍射光栅（2学时）教学内容1多缝夫琅禾费衍射2光栅光谱仪教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用复数积分法和矢量图解法求解多缝夫琅禾费衍射问题。4学会求解色散本领、色分辨本领和闪耀光栅问题。第六章全息照像（2学时）教学内容1全息照相的过程与特点2全息照相的原理教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。第七章光在晶体中的传播（8学时）教学内容1双折射2晶体光学器件3圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验4偏振光的干涉及其应用5旋光教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用计算法和惠更斯作图法求解晶体偏振器和波晶片的双折射问题。4学会求解获得和检验光的各种偏振态问题以及求解偏振光的干涉问题。第八章光的吸收、色散和散射（4学时）教学内容1光的吸收2色散3群速4光的散射教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用上述光吸收、色散、散射和相速、群速公式求解上述相关问题。第九章光的量子性和激光（4学时）教学内容1热辐射2光的粒子性和波粒二象性3玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论4激光的产生、选频和应用教学要求1了解本章教学内容中涉及的基本光学现象。2理解和掌握本章教学内容中涉及的基本概念和基本公式。3学会利用本章公式求解相关问题。习题课（10学时）教学内容1球面镜和薄透镜逐步成像的计算法和作图法。 2双光束和多光束干涉问题的计算法和图解法。 3求解等倾、等厚干涉和时空相干性问题的方法。 4求解费涅耳衍射问题和夫朗禾费多缝衍射问题的方法。 5求解光的五种偏振态的产生、检验和偏振光干涉问题的方法。教学要求 通过习题课的学习进一步理解和掌握所学的光学基本概念和基本公式，深入领会和掌握求解光学基本问题的方法，达到举一反三，触类旁通的效果，切实提高独立分析和解决光学问题的能力。五主要参考教材与参考书主要参考教材：光学，赵凯华、钟锡华编写，北京大学出版社，1989年。参考书：1）OPTICS（Fourth Edition），Eugene Hecht 原著；张存林改编，高