20121017现代应用光学

1、现代应用光学课程教学大纲课程代码： 090231006课程英文名称： Modern Applied Optics 课程总学时： 48 讲课： 48 实验： 0 上机： 0 适用专业：光信息科学与技术 大纲编写（修订）时间： 2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是光信息科学与技术专业的一门专业基础必修课， 应用光学作为光学领域重要的技术 基础，使学生了解和掌握光学系统成像的基本理论；掌握典型光学系统的成像原理及设计方法， 为学生今后进行光学系统的设计工作奠定基础。（二）知识、能力及技能方面的基本要求1、知识方面的基本要求：通过本课程的学习， 使学生掌握： 实际光学系统与理

2、想光学系统的概念、 作用、 二者的关系， 以及它们的成像原理与计算方法； 掌握平面光学元件的成像性质与在光学系统中的作用； 掌握光 阑的作用与对系统光束的限制；了解光度学的基本概念及掌握光学系统光能的传递与计算方法； 掌握典型系统的成像原理及各性能参数之间的关系。2、能力方面的基本要求：通过本科程的学习， 培养学生： 用几何光学的观点、 理论和方法分析光学系统或光学仪器的 成像性质，掌握光学系统的设计思想和方法，了解常用光学仪器的性能和应用。3、技能方面的基本要求：通过本课程的学习， 使学生达到能根据光学系统的设计指标要求， 确定光学系统的外形尺寸、 位置等参数。（三）实施说明 这个教学大纲是

3、根据光信息科学与技术专业的特点和学科内容要求而编写的 , 在执行本大纲 时应注意以下几点：1. 严格执行教学大纲。2. 注意本课程与先修课的系统性，及其本身的实用性、前瞻性；3. 教师在授课中可根据实际情况安排各部分的选学和必学部分。（四）对先修课的要求本课的先修课程：高等数学 , 普通物理（五）对习题课、实践环节的要求 各章内容学习结束后，根据教材内容选择习题，布置习题作业，根据习题的完成质量，随堂 讲解各章重点习题，期末总复习全面讲解。（六）课程考核方式1 考核方式：考试2 考核目标： 在考核学生应用光学基础理论和方法的基础上， 重点考核解决实际问题能力。3 成绩构成： 本课程的总成绩主要

4、由三部分组成： 平时成绩 （包括作业情况、 出勤情况等） 占 20%，期末考试成绩占 80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出 ；（七）参考书目 1、应用光学安连生编，北京理工大学出版社，2002 年2 、应用光学 ，张以谟编，电子工业出版社， 2008 年3 、工程光学，郁道银编，机械工业出版社，2005年二、中文摘要该课程是“光信息科学与技术”专业本科生的专业必修课。应用光学是光学工程领域的重要 技术基础。它有助于学生理解和掌握光学成像系统的理论基础和光学系统的设计方法。为学生将来在光学工程和光学系统的设计方面打下良好的基础。三、课程学时分配表序号章节名称学时讲课实验上机1几何光学

5、的基本原理44001.1几何光学的基本定律21.2费马原理和马吕斯定律11.3光学系统成像的概念，光学材料12共轴球面系统的成像关系1212002.1符号规则12.2单个球面的光路计算公式12.3近轴光学的基本公式和意义12.4理想光学系统的基点12.5理想光学系统的物像关系42.6光学系统的放大率12.7光学系统的组合22.8单透镜基点的计算公式13眼睛和目视光学仪器44003.1人眼的光学特性23.2目视光学仪器的工作原理13.3空间深度感觉和双眼立体感觉14平面镜棱镜系统66004.1平面反射镜24.2棱镜和棱镜展开14.3屋脊棱镜14.4平行平板的成像性质14.5折射棱镜和光楔15光学

6、系统中成像光束的选择44005.1光阑及其应用15.2远心光路15.3景深，场镜26辐射度学和光度学基础66006.1辐射度学的基本量26.2光度学中的基本量16.3光学系统中光束的光亮度16.4像平面照度16.5人眼的主观亮度17光学系统中成像质量的评价方法44007.1光学系统中的像差27.2理想光学系统的分辨率28典型光学系统66008.1望远系统的原理和类型28.2显微系统的工作原理28.3光学系统外形尺寸的计算29期末总结2200合计4848四、教学内容及基本要求第1部分几何光学的基本原理总学时（单位：学时）:4 讲课:4 实验:0上机:01几何光学的基本原理了解光线和光波；理解几何

7、光学的研究方法；掌握几何光学的基本定律。2费马原理和马吕斯定律了解基本定律、费马原理和马吕斯定律之间的关系；掌握费马原理和马吕斯定律3光学系统成像的概念，光学材料 了解和理解光学材料的特性；掌握成像的基本概念。重点:几何光学的基本原理难 点：基本定律、费马原理和马吕斯定律之间的关系习 题：几何光学的基本原理等第2部分 共轴球面系统的成像关系总学时（单位：学时）:12 讲课:12 实验:0上机:01符号规则了解和理解规定符号规则的意义；掌握符号规则。2单个球面的光路计算公式了解单个折射球面光路计算方法；理解球面反射镜的成像关系；掌握理想成像条件3近轴光学的基本公式和意义 了解和理解近轴光学成像的

8、意义；掌握近轴光学基本公式4理想光学系统的基点了解和理解理想光学系统基点的作用；掌握三个基点的定义和之间关系5理想光学系统的物像关系了解和理解理想光学系统的物像关系求解方法；掌握图解法和解析法求像6光学系统的放大率了解和理解三个放大率之间的关系；掌握三个放大率的定义，公式和物像不变式7光学系统的组合了解和理解解析法求光学系统组合基点的方法，矩阵方法；掌握图解法求光学系统组合 基点方法8单透镜基点的计算公式 掌握单透镜基点的计算公式 重 点：理想光学系统的基点 难 点：理想光学系统物像关系 习 题：理想光学系统物像关系计算第 3 部分 眼睛和目视光学仪器总学时 （单位：学时 ）:4 讲课:4 实

9、验 :0 上机 :01 人眼的光学特性 了解人眼的构造；理解人眼的调节；掌握人眼的光学特性，缺陷和矫正。2 目视光学仪器的工作原理 了解目视光学仪器的视度调节；掌握目视光学仪器的工作原理、视角放大率。3 空间深度感觉和双眼立体感觉 了解人眼产生空间深度感觉的原因；理解双眼立体感觉；掌握双目光学仪器的光学特性。重 点 : 人眼的光学特性难 点 : 空间深度感觉和双眼立体感觉习 题 : 人眼成像光路第 4 部分 平面镜棱镜系统总学时 （单位：学时 ）:6 讲课:6 实验 :0 上机 :01 平面反射镜了解平面反射镜在光学系统中的应用； 理解平面反射镜在光路中的作用； 掌握平面反射镜的 成像特性。2

10、 棱镜和棱镜展开了解棱镜在光学系统中的应用； 理解棱镜在光路中的作用； 掌握棱镜的成像特性和棱镜的展 开的意义和方法。3 屋脊棱镜了解屋脊棱镜在光学系统中的应用； 理解屋脊棱镜在光路中的作用； 掌握屋脊棱镜的成像特 性和棱镜的成像方向的判断。4 平行平板的成像性质 了解和理解平行平板对光学系统成像的影响；掌握平行平板的成像性质，等效空气层等。5 折射棱镜和光楔 了解折射棱镜的作用；掌握折射棱镜和光楔的光学特性和应用。重 点 : 平行平板的成像特性难 点 : 棱镜的展开及成像方向的判断习 题: 棱镜成像光路第 5 部分 光学系统中成像光束的选择总学时 （单位：学时 ）:4 讲课:4 实验 :0

11、上机 :01 光阑及其应用 了解光阑在光学系统中的作用；理解光阑的分类；掌握孔径光阑、视场光阑的特点、作 用以及渐晕的概念。2 远心光路 了解和理解望远系统中成像光束的选择；掌握物方和像方远心光路的作用，光路结构和 应用。3 景深、场镜 了解和理解景深的概念和标准；掌握景深的计算方法、场镜在光路中的作用 重 点 : 孔径光阑、视场光阑的特点、作用以及渐晕的概念，景深 难 点 : 远心光路习题 : 景深的计算 第 6 部分 辐射度学和光度学基础总学时 （单位：学时 ）:6 讲课:6 实验 :0 上机 :01 辐射度学的基本量 了解立体角的意义和它在光度学中的应用；理解人眼的视见函数；掌握辐射度学

12、基本量 的定义，表达式和单位。2 光度学中的基本量 了解和理解辐射度学和光度学的关系；掌握光度学基本量的定义，表达式和单位。3 光学系统中光束的光亮度 了解和理解光照度公式和发光强度的余弦辐射定律以及全扩散表面； 掌握光学系统中成像光 束光亮度的变化规律。4 像平面照度 了解和理解照相物镜像平面的光照度和光圈数；掌握轴上和轴外物点的像平面照度表达式5 人眼的主观亮度了解和理解人眼的主观亮度的概念、 决定因素等； 掌握通过望远镜观察物体时主观亮度的变 化情况。重 点 : 光度学中的基本量难 点 : 光学系统中成像光束光亮度的变化规律，像平面照度的变化习 题 : 光学系统中成像亮度的变化第 7 部

13、分 光学系统中成像质量的评价方法总学时 （单位：学时 ）:4 讲课:4 实验 :0 上机 :01 光学系统中的像差 了解光学系统的设计过程，光学系统成完善像的条件；理解成像质量的评价方法；掌握 光学系统产生各种像差的原因、度量方法。2 理想光学系统的分辨率 了解和理解理想光学系统衍射分辨率的表达式；掌握各种光学系统分辨率的表示方式。重 点 : 光学系统产生各种像差的原因、度量方法，各种光学系统分辨率的表示方式难 点 : 光学系统产生各种像差的原因、度量方法习 题 : 各种像差的特点，光学系统分辨率第 8 部分 典型光学系统总学时 （单位：学时 ）:6 讲课:6 实验 :0 上机 :01 望远系统的原理和类型 了解望远系统物镜、目镜的光学性能，主要结构；理解望远系统各项性能和技术要求之 间的关系；掌握望远系统的原理，类型和光路