《应用光学》课程教学大纲

1、应用光学课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：12140103课程英文名称：APPLIED Optics 电子信息教研室 课程面向专业：电子信息科学与技术专业课程性质：选修课先修课程：高等数学大学物理学分： 3总学时：48学时二、 课程性质与目的本课程的目的是使学生了解和掌握光的本性、光的传播和光与物质的相互作用。主要内容有光的干涉，光的衍射，几何光学的基本原理，光学仪器的基本原理，光的偏振，光的传播速度，光的量子性，现代光学。通过本课程的教学，为电子信息科学与技术专业的学生打捞扎实的物理学基础，为学生进一步学习激光原理与应用、信息光学等专业课程准备必要的前提条件。三、课程教学内容与要求第一章

2、光的干涉1、教学内容和要求（1）内容：第一节光的波动性，光束的独立性、叠加性和相干性第二节光程和光程差，实现相干光束的方法第三节半波损失等倾干涉和等厚干涉迈克耳孙干涉仪多光束干涉，法布里 - 珀罗干涉仪干涉现象的应用（2）要求：了解时间相干性和空间相干性的概念，迈克耳孙干涉仪和法布里 - 珀罗干涉仪的原理及其应用；理解光的相干条件和光程的概念； 掌握等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用。2、重点：光的相干条件、光程的概念，等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用3、难点：半波损失的菲涅耳公式解释第二章 光的衍射1、教学内容和要求（1）内容：第一节 惠更斯 - 菲涅耳原理，振幅矢量合成作图法 第二节

3、 菲涅耳衍射，波带片 第三节 夫琅和费单缝衍射 第四节 夫琅和费圆孔衍射 第五节 平面衍射光栅 第六节 空间光栅，布拉格方程（2）要求：了解惠更斯菲涅耳原理、菲涅耳积分表式的意义，夫琅和费圆孔衍射的强度公式；理解光栅方程的导出及其意义；掌握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，运用振幅矢量合成图分析菲涅耳圆孔、圆屏和直边衍射，掌握环状波带片的作用。2、重点：光栅方程及其意义，夫琅和费单缝衍射光强公式的解析法推导3、难点：菲涅耳圆孔、圆屏和直边衍射的振幅矢量合成方法第三章 几何光学基本原理1、教学内容和要求（1）内容：第一节 光线的概念，几何光学的应用范围，费马原理

4、第二节 单心光束和象散光束，实象和虚象第三节 几何光学的基本定律第四节 平面反射和折射、棱镜的最小偏向角、光学纤维第五节 符号法则、球面反射和折射第六节 虚物的概念、薄透镜第七节 理想成象的条件、横向放大率和光束会聚比第八节 同轴球面光具组的基点和基面、薄透镜的组合（2）要求：了解费马原理；理解光线、实象、虚象和虚物等概念，基点、基面的物理意义；掌握几何光学的符号法则及新笛卡儿符号法则，重点掌握薄透镜的物象公式和任意光线的作图成象法。2、重点：光线、实象、虚象和虚物等概念，薄透镜的物象公式和任意光线的作图成象法3、难点：基点、基面的物理意义第四章 光学仪器的基本原理1、教学内容和要求（1）内容

5、：第一节 理想光具组的放大本领第二节 入射光瞳和出射光瞳、光度学的基本概念及其单位、象的亮度和照度、物镜的聚光本领第三节 象差概论第四节 助视仪器的成象分辨本领、分光仪器的色分辨本领第五节 典型的光学仪器 ( 放大镜、显微镜、望远镜和投影仪等 )（2）要求：了解望远镜和显微镜；理解光通量、亮度和照度的概念，数值孔径和相对孔径的意义；掌握光学仪器的放大本领和分辨本领。2、重点：光学仪器的放大本领和分辨本领3、难点：数值孔径和相对孔径的意义第五章 光的偏振1、教学内容和要求（1）内容：自然光和偏振光、光的横波性、偏振度和部分偏振光反射和折射时的偏振现象布儒斯特定律、马吕斯定律双折射现象、光轴与主截

6、面、O光和E光偏振仪器椭圆偏振光和圆偏振光、波晶片、偏振光的检定法偏振光的干涉胁变、电场作用下的双折射旋光现象、振动面的磁致旋转（2）要求：了解惠更斯作图法分析光在晶体中传播的规律；理解自然光、平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念及其检定方法，1/4波片的功用；掌握布儒斯特定律和马吕定律及应用。2、重点：自然光、平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念及其检定方法，布儒斯特定律和马吕定律及应用3、难点：惠更斯作图法分析光在晶体中传播的规律第六章光的吸收、散射和色散1、教学内容和要求（1）内容：光的吸收、比尔定律光的散射、散射光的强度和波长之间的关系、散射光的偏振度、受激散射正常色散和反常色散、

7、色散方程（2）要求：了解正常色散和反常色散、色散方程；理解光的吸收、比尔定律；掌握光的散射、散射光的强度和波长之间的关系。2、重点：散射光的强度和波长之间的关系3、难点：正常色散和反常色散、色散方程第七章 光的量子性1、教学内容和要求（1）内容：光速的测定、相速和群速热幅射、基尔霍夫定律绝对黑体、绝对黑体辐射定律普朗克公式光电效应、光子、爱因斯坦方程康普顿效应光的波粒二象性（2）要求：了解光速的测定方法、量子论的早期发展过程、黑体的概念、绝对黑体辐射定律、光的波粒二象性，；理解光的相速度和群速度；掌握光电效应和康普顿效应的实验规律和爱因斯坦方程。2、重点：光的相速度和群速度、光电效应和康普顿效

8、应的实验规律和爱因斯坦方程3、难点：光的相速度和群速度第八章 现代光学简介1、教学内容和要求（1）内容：激光的基本原理激光的特点及其应用激光器的种类非线性光学概述全息照相信息光学简介（2）要求：了解光纤通信原理、电极化矢量、非线性光学及其应用、全息照相的基本原理；理解空间频率、空间滤波等傅里叶光学的几个基本概念；掌握亚稳态能级，受激发射光激励，粒子数反转，光振荡等基本概念以及激光的特性与应用。2、重点：亚稳态能级，受激发射光激励，粒子数反转，光振荡等基本概念以及激光的特性与应用3、难点：空间频率、空间滤波概念及全息照相的基本原理四、学时分配学时分配表序号教学内容学时课堂讲授实验课习题课讨论课其

9、它1第一章62第二章63第三章84第四章65第五章66第六章47第七章68第八章6小计48比例100%合计48五、教学环节和教学要求除课堂教学外，几何光学的成象计算和成象作图这部分内容的习题应加强；自然光、平面偏振光和椭圆偏振光等物理概念的形成，可配合课堂讨论。有些章节(例如干涉、衍射和偏振等)内容，比较抽象，应配合课堂演示，尽可能采用幻灯、投影、多媒体课件等现代化教学手段。绪论和现代光学基础等内容的讲授，要结合实际增补些科研前沿的知识。六、考核办法期末考试为书面考试，主要考察学生对基本概念、基本理论和基本知识的掌握程度，以及综合运用所学知识分析和解决问题的能力。最终成绩以期末考试成绩为主，并参照学生的平时学习表现，包括习题作业、选作问题及研究性课题的表现综合评定。闭卷理论笔试。最终成绩由两部分组成：考试成绩、平时成绩。其中