《應用光學》課程教學大綱

1、應用光學Applied optics一、課程基本情況課程類別：學科基礎課課程學分： 3 學分課程總學時：3 學時（講課： 48 學時）課程性質(zhì)：必修開課學期：第5學期先修課程：高等數(shù)學適用專業(yè)：光電信息科學與工程教材：工程光學基礎教程，機械工業(yè)出版社，編者：郁道銀，出版年份：2007.4。開課院系：物理與光電工程學院二、課程的教學目標和任務應用光學是光信息科學與技術(shù)專業(yè)的技術(shù)基礎課。它主要是要讓學生學會解決幾何光學、典型光學儀器原理、光度學、色度學、光纖光學系統(tǒng)、激光光學系統(tǒng)及紅外光學系統(tǒng)等的基礎理論和方法。它包括了此類專業(yè)學生必備的光學知識，為光學儀器、微光夜視、激光紅外等學科奠定了理論基礎

2、和應用基礎，在培養(yǎng)光學和光電類人才中具有不可替代的地位。本課程從光波、光線和成像等幾何光學的概念出發(fā)講述了光線在介質(zhì)中傳播的基本規(guī)律，描述了近軸光學、理想光學系統(tǒng)和平面鏡及棱鏡的成像性質(zhì)和規(guī)律，討論了常用光學儀器的工作原理、成像性能和分辨率。通過本課程的學習，學生應能對光學的基本概念、基本原理和典型系統(tǒng)有較為深刻的認識，為學習光學設計、光信息理論和從事光學研究打下堅實的基礎三、教學內(nèi)容和要求1章節(jié)名稱幾何光學基本定律與成像概念（ 8 學時）（1）掌握:幾何光學基本定律：光的直線傳播定律、光的獨立傳播定律、反射定律和折射定律、光路的可逆性、費馬原理(最短光程原理)：應用光學中的符號規(guī)則，單個折射

3、球面的光線光路計算公式、單個折射面的成像公式，包括垂軸放大率、軸向放大率、角放大率、拉赫不變量等公式。（2）了解：共軸球面系統(tǒng)公式、成像條件的概念和相關(guān)表述、球面反射鏡成像公式；（3）理解：馬呂斯定律；重點：應用光學中的符號規(guī)則，單個折射球面的光線光路計算公式難點：單個折射面的成像公式2章節(jié)名稱理想光學系統(tǒng)（ 8 學時）（1）掌握共軸理想光學系統(tǒng)的成像性質(zhì)、無限遠的軸上(外)物點的共軛像點及光線、無限遠的軸上(外)像點的對應物點及光線的性質(zhì)、物(像)方焦距的計算公式、物方主平面與像方主平面的性質(zhì)，光學系統(tǒng)的節(jié)點及性質(zhì)、圖解法求像的方法、解析法求像方法(牛頓公式、高斯公式)（2）了解理想光學系統(tǒng)

4、的放大率概念及公式，理想光學系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系，理想光學系統(tǒng)的組合公式、多個光組組成的理想光學系統(tǒng)的成像公式；重點：物(像)方焦距的計算公式、物方主平面與像方主平面的性質(zhì)，光學系統(tǒng)的節(jié)點及性質(zhì)、解析法求像方法難點：圖解法求像的方法3章節(jié)名稱平面與平面系統(tǒng)（8 學時）（1）掌握；折射棱鏡的作用，其最小偏向角公式及應用，光楔的偏向角公式及其應用；（2）了解；反射棱鏡的種類、基本用途、成像方向判別、棱鏡色散、色散曲線、白光光譜的概念、常用的光學材料種類和特點；（3）理解；平面光學元件的種類和作用、平面鏡的成像特點和性質(zhì)，平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性，光學杠桿原理和應用；重點：平面鏡系統(tǒng)中光線旋轉(zhuǎn)和平移難點：其

5、最小偏向角公式及應用，光楔的偏向角公式及其應用4章節(jié)名稱光學系統(tǒng)中的光束限制（6 學時）（1）掌握：孔徑光闌、入瞳、出瞳、孔徑角的定義及它們的關(guān)系、視場光闌、入窗、出窗、視場角的定義及它們的關(guān)系；（2）了解：照相系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、成像關(guān)系和光束限制、望遠系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、成像關(guān)系和光束限制、顯微系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、成像關(guān)系和光束限制，物方遠心光路原理；（3）理解光瞳銜接原則及其作用、場鏡的定義、作用和成像關(guān)系、景深、遠景景深、近景景深的概念，景深公式和影響因素；重點：孔徑光闌位置求解難點：視場光闌、入窗、出窗、視場角的定義及它們的關(guān)系5章節(jié)名稱光度學和色度學基礎（ 4 學時）（1）掌握：光度學中輻射量

6、和光學量的定義、單位，光度學基本量的定義和單位，輻射量和光學量的關(guān)系；（2）了解：光傳播過程中光學量的主要變化規(guī)律；（3）理解：顏色的基本概念、性質(zhì)、定律和相關(guān)實驗、CIE 標準色度學系統(tǒng)簡介；重點：光度學基本量定義難點：光度學中輻射量計算6章節(jié)名稱光線的光路計算及像差理論（7學時）（1）掌握：像差的定義、種類和消像差的基本原則；（2）了解：7 種幾何像差的定義、影響因素、性質(zhì)和消像差方法。單個折射球面的不暈點(齊明點)的概念和性質(zhì)；（3）理解：波像差的定義及其與幾何像差的關(guān)系；重點：像差定義難點：單個折射球面的像差求解7章節(jié)名稱典型光學系統(tǒng)（ 7學時）（1）掌握：正常眼、近視眼和遠視眼的定義和特征，矯正非正常眼的方法，眼睛調(diào)節(jié)能力的計算、有效分辨率和工作分辨率、視度調(diào)節(jié).（2）了解：視覺放大率的概念、表達式及其意義，與光學系統(tǒng)角放大率的異同點、視覺放大率、物鏡的分辨率。（3）理解：顯微鏡和望遠系統(tǒng)的概念和計算公式。重點：顯微鏡系統(tǒng)的工作原理及相關(guān)計算公式、望遠系統(tǒng)的工作原理及相關(guān)計算公式、放大鏡的視覺放大率；難點：矯正非正常眼的方法及視角放大率計算四、課程考核（1）作業(yè)和報告：作業(yè)： 8次；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：平時成績、期末考試成績等綜合計算（4）是否使用多媒體：是（5）其他：五、參考