《應(yīng)用光學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：12140103課程英文名稱：APPLIED Optics 電子信息教研室 課程面向?qū)I(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程性質(zhì)：選修課先修課程：高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理學(xué)分： 3總學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)二、 課程性質(zhì)與目的本課程的目的是使學(xué)生了解和掌握光的本性、光的傳播和光與物質(zhì)的相互作用。主要內(nèi)容有光的干涉，光的衍射，幾何光學(xué)的基本原理，光學(xué)儀器的基本原理，光的偏振，光的傳播速度，光的量子性，現(xiàn)代光學(xué)。通過本課程的教學(xué)，為電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生打撈扎實(shí)的物理學(xué)基礎(chǔ)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)激光原理與應(yīng)用、信息光學(xué)等專業(yè)課程準(zhǔn)備必要的前提條件。三、課程教學(xué)內(nèi)容與要求第一章

2、光的干涉1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：第一節(jié)光的波動(dòng)性，光束的獨(dú)立性、疊加性和相干性第二節(jié)光程和光程差，實(shí)現(xiàn)相干光束的方法第三節(jié)半波損失等傾干涉和等厚干涉邁克耳孫干涉儀多光束干涉，法布里 - 珀羅干涉儀干涉現(xiàn)象的應(yīng)用（2）要求：了解時(shí)間相干性和空間相干性的概念，邁克耳孫干涉儀和法布里 - 珀羅干涉儀的原理及其應(yīng)用；理解光的相干條件和光程的概念； 掌握等傾干涉和等厚干涉的基本概念及其應(yīng)用。2、重點(diǎn)：光的相干條件、光程的概念，等傾干涉和等厚干涉的基本概念及其應(yīng)用3、難點(diǎn)：半波損失的菲涅耳公式解釋第二章 光的衍射1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：第一節(jié) 惠更斯 - 菲涅耳原理，振幅矢量合成作圖法 第二節(jié)

3、 菲涅耳衍射，波帶片 第三節(jié) 夫瑯和費(fèi)單縫衍射 第四節(jié) 夫瑯和費(fèi)圓孔衍射 第五節(jié) 平面衍射光柵 第六節(jié) 空間光柵，布拉格方程（2）要求：了解惠更斯菲涅耳原理、菲涅耳積分表式的意義，夫瑯和費(fèi)圓孔衍射的強(qiáng)度公式；理解光柵方程的導(dǎo)出及其意義；掌握夫瑯和費(fèi)單縫衍射和衍射光柵，運(yùn)用解析法推導(dǎo)夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)公式，運(yùn)用振幅矢量合成圖分析菲涅耳圓孔、圓屏和直邊衍射，掌握環(huán)狀波帶片的作用。2、重點(diǎn)：光柵方程及其意義，夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)公式的解析法推導(dǎo)3、難點(diǎn)：菲涅耳圓孔、圓屏和直邊衍射的振幅矢量合成方法第三章 幾何光學(xué)基本原理1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：第一節(jié) 光線的概念，幾何光學(xué)的應(yīng)用范圍，費(fèi)馬原理

4、第二節(jié) 單心光束和象散光束，實(shí)象和虛象第三節(jié) 幾何光學(xué)的基本定律第四節(jié) 平面反射和折射、棱鏡的最小偏向角、光學(xué)纖維第五節(jié) 符號(hào)法則、球面反射和折射第六節(jié) 虛物的概念、薄透鏡第七節(jié) 理想成象的條件、橫向放大率和光束會(huì)聚比第八節(jié) 同軸球面光具組的基點(diǎn)和基面、薄透鏡的組合（2）要求：了解費(fèi)馬原理；理解光線、實(shí)象、虛象和虛物等概念，基點(diǎn)、基面的物理意義；掌握幾何光學(xué)的符號(hào)法則及新笛卡兒符號(hào)法則，重點(diǎn)掌握薄透鏡的物象公式和任意光線的作圖成象法。2、重點(diǎn)：光線、實(shí)象、虛象和虛物等概念，薄透鏡的物象公式和任意光線的作圖成象法3、難點(diǎn)：基點(diǎn)、基面的物理意義第四章 光學(xué)儀器的基本原理1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容

5、：第一節(jié) 理想光具組的放大本領(lǐng)第二節(jié) 入射光瞳和出射光瞳、光度學(xué)的基本概念及其單位、象的亮度和照度、物鏡的聚光本領(lǐng)第三節(jié) 象差概論第四節(jié) 助視儀器的成象分辨本領(lǐng)、分光儀器的色分辨本領(lǐng)第五節(jié) 典型的光學(xué)儀器 ( 放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡和投影儀等 )（2）要求：了解望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡；理解光通量、亮度和照度的概念，數(shù)值孔徑和相對(duì)孔徑的意義；掌握光學(xué)儀器的放大本領(lǐng)和分辨本領(lǐng)。2、重點(diǎn)：光學(xué)儀器的放大本領(lǐng)和分辨本領(lǐng)3、難點(diǎn)：數(shù)值孔徑和相對(duì)孔徑的意義第五章 光的偏振1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：自然光和偏振光、光的橫波性、偏振度和部分偏振光反射和折射時(shí)的偏振現(xiàn)象布儒斯特定律、馬呂斯定律雙折射現(xiàn)象、光軸與主截

6、面、O光和E光偏振儀器橢圓偏振光和圓偏振光、波晶片、偏振光的檢定法偏振光的干涉脅變、電場(chǎng)作用下的雙折射旋光現(xiàn)象、振動(dòng)面的磁致旋轉(zhuǎn)（2）要求：了解惠更斯作圖法分析光在晶體中傳播的規(guī)律；理解自然光、平面偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的概念及其檢定方法，1/4波片的功用；掌握布儒斯特定律和馬呂定律及應(yīng)用。2、重點(diǎn)：自然光、平面偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的概念及其檢定方法，布儒斯特定律和馬呂定律及應(yīng)用3、難點(diǎn)：惠更斯作圖法分析光在晶體中傳播的規(guī)律第六章光的吸收、散射和色散1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：光的吸收、比爾定律光的散射、散射光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)之間的關(guān)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、比爾定律；掌握光的散射、散射光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)之間的關(guān)系。2、重點(diǎn)：散射光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)之間的關(guān)系3、難點(diǎn)：正常色散和反常色散、色散方程第七章 光的量子性1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：光速的測(cè)定、相速和群速熱幅射、基爾霍夫定律絕對(duì)黑體、絕對(duì)黑體輻射定律普朗克公式光電效應(yīng)、光子、愛因斯坦方程康普頓效應(yīng)光的波粒二象性（2）要求：了解光速的測(cè)定方法、量子論的早期發(fā)展過程、黑體的概念、絕對(duì)黑體輻射定律、光的波粒二象性，；理解光的相速度和群速度；掌握光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和愛因斯坦方程。2、重點(diǎn)：光的相速度和群速度、光電效應(yīng)和康普頓效

8、應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和愛因斯坦方程3、難點(diǎn)：光的相速度和群速度第八章 現(xiàn)代光學(xué)簡(jiǎn)介1、教學(xué)內(nèi)容和要求（1）內(nèi)容：激光的基本原理激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用激光器的種類非線性光學(xué)概述全息照相信息光學(xué)簡(jiǎn)介（2）要求：了解光纖通信原理、電極化矢量、非線性光學(xué)及其應(yīng)用、全息照相的基本原理；理解空間頻率、空間濾波等傅里葉光學(xué)的幾個(gè)基本概念；掌握亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)，受激發(fā)射光激勵(lì)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，光振蕩等基本概念以及激光的特性與應(yīng)用。2、重點(diǎn)：亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)，受激發(fā)射光激勵(lì)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，光振蕩等基本概念以及激光的特性與應(yīng)用3、難點(diǎn)：空間頻率、空間濾波概念及全息照相的基本原理四、學(xué)時(shí)分配學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)課堂講授實(shí)驗(yàn)課習(xí)題課討論課其

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小計(jì)48比例100%合計(jì)48五、教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)要求除課堂教學(xué)外，幾何光學(xué)的成象計(jì)算和成象作圖這部分內(nèi)容的習(xí)題應(yīng)加強(qiáng)；自然光、平面偏振光和橢圓偏振光等物理概念的形成，可配合課堂討論。有些章節(jié)(例如干涉、衍射和偏振等)內(nèi)容，比較抽象，應(yīng)配合課堂演示，盡可能采用幻燈、投影、多媒體課件等現(xiàn)代化教學(xué)手段。緒論和現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)等內(nèi)容的講授，要結(jié)合實(shí)際增補(bǔ)些科研前沿的知識(shí)。六、考核辦法期末考試為書面考試，主要考察學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論和基本知識(shí)的掌握程度，以及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。最終成績(jī)以期末考試成績(jī)?yōu)橹鳎⒄諏W(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)，包括習(xí)題作業(yè)、選作問題及研究性課題的表現(xiàn)綜合評(píng)定。閉卷理論筆試。最終成績(jī)由兩部分組成：考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)。其中