《光学》课程教学大纲

1、光学课程教学大纲课程编号：20811204总学时数：56总学分数：3.5课程性质：必修适用专业：物理学一、课程的任务和基本要求：光学是物理学中最重要的分支之一。光学课程是物理学课程设置不可或缺的一门课程。光学的内容充分体现了物理学理论与实际应用之间的密切联系，有利于学生充分理解物理学研究方法。教学目的和基本要求：1、掌握光学的基本概念2、掌握光学的基本理论与基本应用3、培养学生养成理论与实践相结合的思维方式，使学生能够在将理论与实际应用相结合，同时能对光学自然现象用理论描述和解释。二、基本内容和要求：第一章：光的干涉1.1 波动的独立性、叠加性和相干性1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样1.3

2、 分波面双光束干涉1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和空间相干性1.6 分振幅薄膜干涉（一）等倾干涉1.7 分振幅薄膜干涉（二）等厚干涉1.8 迈克耳孙干涉仪1.9 法布里-珀罗干涉仪 多光束干涉1.10 光的干涉应用举例 牛顿环要求: 1着重阐明光的相干条件和光程的概念分析双光束干涉时，应着重分析光强分布的特征 2着重阐明等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用额外光程差只讲形成的条件 3介绍迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的原理及其应用，分析法布里-珀罗干涉仪时，应突出多光束干涉的特点 4简要讨论时间相干性和空间相干性的摄念 5运用菲涅耳公式解释半波损失。第二章：光的衍射2.1 惠更

3、斯-菲涅耳原理2.2 菲涅耳半波带 菲涅耳衍射2.3 夫琅禾费单缝衍射2.4 夫琅禾费圆孔衍射2.5 平面衍射光栅要求: 1本章围绕离惠更斯-菲涅耳原理，讲授菲涅耳积分表达式的意义 2着重闭明夫琅和费单缝衍射和衍射光栅运用解析法推导夫琅和费单缝衍射光强公式扼要介绍反射光栅， 3着重阐明光栅方程的导出及其意义 4运用振幅矢量合成图介绍菲涅耳衍射时，可以从圆孔、圆屏和直边衍射中任选一中讲，着重介绍环状破带片 5讲授夫琅和菲圆孔衍射的强度公式时只讲结论，着重说明艾里斑位置的重要性第三章：几何光学的基本原理3.1 几个基本概念和定律费马原理3.2 光在平面界面上的反射和折射 光导纤维3.3 光在球面上

4、的反射和折射3.4 光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念3.5 薄透镜3.6 近轴物近轴光线成像的条件要求: 1阐明光线、实象、虚象和虚物等概念2由费马原理证明球面反射对光束单心性的破坏3着重阐明薄透镜的物象公式和任意光线的作图成像法。4几何光学的符号法则采用新笛卡儿符号法则5 着重叙述基点、基面的物理意义6扼要介绍光学纤维的构造及其应用第四章：光学仪器的基本原理4.2 助视仪器的放大本领4.4 显微镜的放大本领4.5 望远镜的放大本领4.6 光阑 光瞳4.8 物镜的聚光本领4.10 助视仪器的像分辨本领4.11 分光仪器的色分辨本领要求: 1本章围绕衡量光学仪器特性的三个本领进行教学其中

5、着重阐明放大本领和分辨本领，扼要介绍聚光本领2在典型的光学仪器中，着重介绍望远镜和显微镜。并介绍数值孔径和相对孔径的意义3光度学中主要介绍光通量、发光强调、亮度和照度的概念4像差概论中主要介绍球差及其矫正方法第五章：光的偏振5.1 自然光与偏振光5.2 线偏振光与部分偏振光5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象5.4 光在晶体中的波面5.5 光在晶体中的传播方向5.6 偏振器件5.7 椭圆偏振光和圆偏振光5.8 偏振态的实验检验5.9 偏振光的干涉要求: 1阐明惠更斯作图法，说明光在晶体中传播的规律；介绍布儒斯特定律和马吕定律2、理解自然光、平面偏振光、部分偏振光、圆（椭圆）偏振光的概念及鉴定方

6、法。3、掌握半波片和四分之一波片。第六章：光的吸收、散射和色散6.1 电偶极辐射对反射和折射现象的解释6.2 光的吸收6.3 光的散射6.4 光的色散要求: 定性介绍光的吸收、散射和色散的经典解释第七章 光的量子性7.1 光速“米”的定义7.2 经典辐射定律7.3 普朗克辐射公式7.4 光电效应7.5 爱因斯坦的量子解释7.6 康普顿效应7.8 波粒二象性要求:1、掌握黑体辐射的规律和理论。2、掌握光电效应和康普顿效应的规律和理论。第八章： 现代光学基础8.1 光与物质相互作用8.激光的原理8.3激光的特性8.6信息存储技术要求: 1讲述原子发光机理和爱因斯坦关于受激辐射的预言；讲述激光原理激

7、光的单色性、相干性；扼要介绍非线性光学、信息存储技术。2介绍激光生物物理学应用中的现代技术，原子力显微镜、x射线激光纳闷成像和生物光子探测。三、实践环节和要求： 无四、教学时数分配：理论：56 实验：0 上机：0 其它：0 教学内容学时分配教学内容学时分配绪 论1光的偏振8光的干涉11光的吸收、散射和色散2光的衍射8光的量子性4几何光学的基本原理 8现代光学基础6光学仪器的基本原理6复习2合计56 五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程属考试课，考核方式为闭卷。2、习题：从能力培养出发，重点让学生练习以下内容：（1）基本概念与应用能力。（2）光路分析，光强分布计算。（2）结构参数的计算。3、能力培养要求：通过本门课程的学习，学生应掌握物理学知识的一般规律，具有自我阅读课外参考书的能力，学会分析问题和解决问题的能力，特别是利用光学理论知识解释日常生活中的光学现象，具有运用光学理论理解先进光学仪器的原理能力。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：力学 热学后续课程和教学环节：原子物理学、 量子力学平行开设课程和教学环节：电磁学5、教材和主要参考书目：（