光学教学大纲

光学光学 教学大纲教学大纲 课程编号 06407204 一 课程性质 目的及开课对象一 课程性质 目的及开课对象 一 课程性质 一 课程性质 专业基础课 二 教学目的 二 教学目的 通过教学 使学生掌握光学的基础理论 基础知识和基本技能 了解光的本 性和传播规律 掌握几何光学的基本概念 近轴成像的计算和成像作图法 明确有关干涉 衍射 偏振现象的一些基本原理和规律 理解光的波动性 了解光的量子性的某些基本内容 提高独立分 析问题和解决问题的能力 三 开课对象 三 开课对象 物理系物理学专业本科生 二 先修课程 二 先修课程 电磁学 三 教学方法与考核方式三 教学方法与考核方式 一 教学方法 一 教学方法 探究讨论式和讲授法结合 二 考核方式 二 考核方式 考试 四 学时数分配四 学时数分配 总学时 54 学时 理论讲授 46 学时 习题 8 学时 大纲中带 号的内容不是必讲的 未计入 学时之内 五 教学内容与学时五 教学内容与学时 绪论 绪论 1 1 学时 学时 0 1 光学的研究内容和方法 0 5 学时 0 2 光学发展简史 0 5 学时 第一章第一章 光的干涉 光的干涉 1111 学时 学时 1 1 光的电磁理论 0 5 学时 1 2 波动的独立性 叠加性和相干性 1 学时 1 3 由单色波叠加所形成的干涉图样 1 学时 1 4 分波面双光束干涉 2 学时 1 5 干涉条纹可见度 1 6 菲涅耳公式 1 学时 1 7 分振幅薄膜干涉 一 等倾干涉 1 学时 1 8 分振幅薄膜干涉 二 等厚干涉 1 学时 1 9 迈克耳逊干涉仪 0 5 学时 1 10 法布里 珀罗干涉仪 多光束干涉 1 11 干涉现象的一些应用 牛顿环 1 学时 习题 2 学时 重点难点 重点难点 杨氏双缝干涉 薄膜干涉及其应用 迈克耳逊干涉仪 牛顿环 光程概念 菲涅耳公式 学生掌握要点 学生掌握要点 1 联系电磁学和光学两个不同领域的公式 2 两束光相干的条件 3 光程差和相位差的关系 明 暗条纹所满足的条件 4 杨氏双缝干涉中明暗条纹位置公式及条纹间距公式 5 了解菲涅耳公式 6 薄膜干涉明 暗条纹的公式 等倾干涉和等厚干涉的特点 7 迈克耳逊干涉仪 8 牛顿环和干涉现象的一些应用 第二章第二章 光的衍射 光的衍射 8 8 学时 学时 2 1 光的衍射现象 0 5 学时 2 2 惠更斯 菲涅耳原理 0 5 学时 2 3 菲涅耳半波带 0 5 学时 2 4 菲涅耳衍射 圆孔和圆屏 0 5 学时 2 5 菲涅耳直边衍射 2 6 夫琅禾费单缝衍射 1 5 学时 2 7 夫琅禾费圆孔衍射 0 5 学时 2 8 平面衍射光栅 1 5 学时 2 9 晶体对 X 射线的衍射 0 5 学时 习题 2 学时 重点难点 重点难点 菲涅耳衍射合振幅的计算 夫琅禾费单缝衍射 艾里斑角半径和线半径公式 光栅 方程 光谱的缺级 布拉格方程 学生掌握要点 学生掌握要点 1 了解惠更斯 菲涅耳原理和菲涅耳半波带法 2 菲涅耳衍射合振幅的计算 3 夫琅禾费单缝衍射中央主极大和极小值以及次极大的位置公式 4 艾里斑角半径和线半径公式 5 光栅方程和光谱缺级的条件 6 布拉格方程 第三章第三章 几何光学基本原理 几何光学基本原理 1212 学时 学时 3 1 光线的概念 0 5 学时 3 2 费马原理 1 5 学时 3 3 单心光束 实像和虚像 0 5 学时 3 4 光在平面界面上的反射和折射 光学纤维 1 学时 3 5 光在球面上的反射和折射 2 学时 3 6 光连续在几个球面上的折射 虚物概念 0 5 学时 3 7 薄透镜 1 学时 3 8 近轴物点近轴光线成像的条件 1 5 学时 3 9 理想光具组的基点和基面 3 10 理想光具组基点和基面的性质 0 5 学时 3 11 一般理想光具组的作图求像法 1 学时 习题 2 学时 重点难点重点难点 费马原理 球面反射 球面折射和薄透镜物像公式 横向放大率公式以及作图求像法 一般理想光具组的作图求像法 学生掌握要点 学生掌握要点 1 费马原理及其应用 2 球面反射的物像公式 焦距公式和横向放大率公式 3 球面折射的物像公式 焦距公式和横向放大率公式 4 薄透镜的物像公式 焦距公式和横向放大率公式以及作图求像法 5 了解理想光具组基点和基面的性质 6 一般理想光具组的作图求像法和利用焦点 焦平面性质的图求像法 第四章第四章 光学仪器基本原理 光学仪器基本原理 6 6 学时 学时 4 1 人的眼睛 0 5 学时 4 2 助视仪器放大本领 0 5 学时 4 3 目镜 0 5 学时 4 4 显微镜的放大本领 0 5 学时 4 5 望远镜的放大本领 0 5 学时 4 6 光阑 光瞳 4 7 光度学概要 光能量的传播 0 5 学时 4 8 物镜的聚光本领 4 9 幻灯机的聚光和成像 4 10 单色像差概述 0 5 学时 4 11 正弦定理和正弦条件 4 12 近轴物近轴光线成像的色差 0 5 学时 4 13 助视仪器的分辨本领 2 学时 4 14 分光仪器的分辨本领 重点难点 重点难点 人眼和助视仪器的放大本领和分辨本领 显微镜和望远镜的放大本领与分辨本领 点光源的照度 瑞利判据及其应用 学生掌握要点 学生掌握要点 1 人眼和助视仪器的放大本领和分辨本领 2 显微镜的放大本领与分辨本领 3 望远镜的放大本领与分辨本领 4 点光源的照度 5 瑞利判据及其应用 第五章第五章 光的偏振 光的偏振 1111 学时 学时 5 1 自然光与偏振光 0 5 学时 5 2 平面偏振光与部分偏振光 1 学时 5 3 光通过单轴晶体时的双折射现象 1 学时 5 4 光在晶体中的波面 0 5 学时 5 5 光在晶体中的传播方向 1 学时 5 6 偏振器件 1 学时 5 7 椭圆偏振光和圆偏振光 1 5 学时 5 8 偏振态的实验检定 1 学时 5 9 偏振光的干涉 1 学时 5 10 光弹性效应和电光效应 5 11 线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转 0 5 学时 5 12 偏振态的矩阵表述 琼斯矢量和琼斯矩阵 习题 2 学时 重点难点重点难点 平面偏振光 椭圆偏振光和圆偏振光的获得及其偏振态的检验 马吕斯定律 布儒 斯特定律 光在晶体中的传播和寻常光与非常光的相对光强 偏振光的干涉 学生掌握要点 学生掌握要点 1 平面偏振光的获得和马吕斯定律 2 反射光和折射光的偏振态 布儒斯特定律 3 光在晶体中的传播和寻常光与非常光的相对光强 4 椭圆偏振光和圆偏振光的获得 5 线偏振光 椭圆偏振光和圆偏振光偏振态的实验检验 6 偏振光的干涉 7 旋光现象 第六章第六章 光的吸收 散射和色散光的吸收 散射和色散 第七章第七章 光的量子性 光的量子性 5 5 学时 学时 7 1 光速的测量 光的相速度和群速度 7 2 经典辐射定律 1 5 学时 7 3 普朗克辐射公式 能量子 0 5 学时 7 4 光电效应 0 5 学时 7 5 爱因斯坦的量子解释 0 5 学时 7 6 康普顿效应 1 学时 7 7 德布罗意波 0 5 学时 7 8 波粒二象性 0 5 学时 重点难点 重点难点 黑体的经典辐射定律 光电效应实验规律 爱因斯坦光子理论和光电效应方程 康普顿效应公式 普朗克能量子假设 光的波粒二象性 德布罗意波假设及其统计解释 学生掌握要点学生掌握要点 1 黑体的经典辐射定律 2 普朗克能量子假设 3 光电效应实验规律 4 爱因斯坦光子理论和光电效应方程 5 康普顿效应公式 6 光的波粒二象性 7 德布罗意波假设及其统计解释 六 推荐教材及参考书目六 推荐教材及参考书目 一 教材 一 教材 光学教程 姚启钧 高等教育出版社 2002 年 7 月 二 教学参考书 二 教学参考书 1 光学 上 下册 赵凯华 钟锡华 北京大学出版社 1984 年 1 月 2 普通物理 光学 王正清 吴美