應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)

應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)BasisofApplicationOptics課程編號(hào)：B0502511S學(xué)分：2開課學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院學(xué)時(shí)：32課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：必修一、課程的性質(zhì)和目的課程性質(zhì)：《應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)》是高等學(xué)校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)、光電信息工程專業(yè)和其它相近專業(yè)一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。目的：本課程培養(yǎng)學(xué)生能用掌握光學(xué)系統(tǒng)基本理論，能分析光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)儀器的成像性質(zhì)，初步掌握光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，了解常用光學(xué)儀器的性能和它們?cè)谏?、科研中的?yīng)用。二、課程教學(xué)內(nèi)容及基本要求本課程主要是要讓學(xué)生掌握幾何光學(xué)、光度學(xué)、色度學(xué)、典型光學(xué)儀器原理、幾種現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和方法。在注重論述光學(xué)基本原理的同時(shí)，緊密結(jié)合工程實(shí)際，有利于學(xué)生較全面地掌握光學(xué)基本理論和實(shí)際應(yīng)用。課程內(nèi)容既包含有傳統(tǒng)的光學(xué)理論和光學(xué)系統(tǒng)，又涉及現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展及其應(yīng)用。（一）課程教學(xué)內(nèi)容及知識(shí)模塊順序1.知識(shí)單元一：幾何光學(xué)基本原理（4學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：幾何光學(xué)的基本定律（2）知識(shí)點(diǎn)二：折射率和光速（3）知識(shí)點(diǎn)三：光路可逆和全反射（4）知識(shí)點(diǎn)四：光學(xué)系統(tǒng)類別和成像的概念（5）知識(shí)點(diǎn)五：理想像和理想光學(xué)系統(tǒng)教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握幾何光學(xué)的基本定律，理解光學(xué)系統(tǒng)類別和成像的基本概念，了解理想像和理想光學(xué)系統(tǒng)的基本概念。2.知識(shí)單元二：近軸光學(xué)和共軸球面系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：近軸光學(xué)（2）知識(shí)點(diǎn)二：共軸球面系統(tǒng)教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握近軸光學(xué)的理論及計(jì)算方法，理解共軸球面系統(tǒng)及其光路計(jì)算。3.知識(shí)單元三：平面鏡棱鏡系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：平面鏡棱鏡系統(tǒng)（2）知識(shí)點(diǎn)二：平面鏡的成像性質(zhì)（3）知識(shí)點(diǎn)三：平面鏡的旋轉(zhuǎn)（4）知識(shí)點(diǎn)四：棱鏡的展開（5）知識(shí)點(diǎn)五：屋脊棱鏡(6)知識(shí)點(diǎn)六：平行平板的成像性質(zhì)和棱鏡的外形尺寸計(jì)算(7)知識(shí)點(diǎn)七：確定平面鏡棱鏡系統(tǒng)成像方向的方法(8)知識(shí)點(diǎn)八：棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)定理(9)知識(shí)點(diǎn)九：共軸球面系統(tǒng)和平面鏡棱鏡系統(tǒng)的組合教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握平面鏡棱鏡系統(tǒng)的成像特性分析、應(yīng)用及計(jì)算方法，掌握確定平面鏡棱鏡系統(tǒng)成像方向的方法，理解棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)定理，了解共軸球面系統(tǒng)和平面鏡棱鏡系統(tǒng)的組合。4.知識(shí)單元四：理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系（4學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)（2）知識(shí)點(diǎn)二：理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系式（3）知識(shí)點(diǎn)三：節(jié)平面和節(jié)點(diǎn)（4）知識(shí)點(diǎn)四：理想光學(xué)系統(tǒng)的組合（5）知識(shí)點(diǎn)五：透鏡教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)，理想光學(xué)系統(tǒng)的組合，掌握透鏡成像的基本計(jì)算。5.知識(shí)單元五：光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束選擇（4學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：光闌（2）知識(shí)點(diǎn)二：場(chǎng)鏡（3）知識(shí)點(diǎn)三：景深教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握各種光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束的選擇方法，光闌，景深的概念和計(jì)算。6.知識(shí)單元六：光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：介質(zhì)的色散和光學(xué)系統(tǒng)的色差（2）知識(shí)點(diǎn)二：像差（3）知識(shí)點(diǎn)三：波像差（4）知識(shí)點(diǎn)四：光學(xué)系統(tǒng)的分辨率（5）知識(shí)點(diǎn)五：光學(xué)傳遞函數(shù)教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解成像質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)及分析方法，理解光學(xué)系統(tǒng)分辨率的表示方法及計(jì)算，了解光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的概念及應(yīng)用。7.知識(shí)單元七：輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：輻射度學(xué)和光度學(xué)中的基本量（2）知識(shí)點(diǎn)二：人眼的視見函數(shù)（3）知識(shí)點(diǎn)三：照度公式和發(fā)光強(qiáng)度的余弦定律（4）知識(shí)點(diǎn)四：光束的光亮度（5）知識(shí)點(diǎn)五：像平面的光照度(6)知識(shí)點(diǎn)六：光學(xué)系統(tǒng)中光能損失的計(jì)算教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握各種情況下光學(xué)系統(tǒng)中的光能量計(jì)算方法；理解輻射度學(xué)和光度學(xué)的基本概念，基本量的定義和度量，相關(guān)的計(jì)算公式。8.知識(shí)單元八：色度學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：顏色視覺和顏色匹配（2）知識(shí)點(diǎn)二：顏色測(cè)量教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解色度學(xué)的基礎(chǔ)理論，測(cè)量方法、測(cè)量條件及相關(guān)公式。9.知識(shí)單元九：典型光學(xué)系統(tǒng)（6學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：眼睛及目視光學(xué)系統(tǒng)（2）知識(shí)點(diǎn)二：顯微鏡系統(tǒng)（3）知識(shí)點(diǎn)三：望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)（4）知識(shí)點(diǎn)四：攝影系統(tǒng)（5）知識(shí)點(diǎn)五：投影系統(tǒng)(6)知識(shí)點(diǎn)六：光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握目視光學(xué)儀器的基本原理與計(jì)算方法，掌握顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)及成像；了解眼睛的結(jié)構(gòu)、攝影系統(tǒng)及投影系統(tǒng)；理解光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算方法。10.知識(shí)單元十：現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：光纖光學(xué)系統(tǒng)（2）知識(shí)點(diǎn)二：激光光學(xué)系統(tǒng)（3）知識(shí)點(diǎn)三：光電光學(xué)系統(tǒng)教學(xué)基本要求：通過本單元學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解幾種現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。（二）課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法本課程的教學(xué)內(nèi)容分成四個(gè)部分：第一部分為幾何光學(xué)基礎(chǔ)，介紹幾何光學(xué)基本原理、近軸光學(xué)和共軸球面系統(tǒng)、平面鏡棱鏡系統(tǒng)；第二部分為理想光學(xué)系統(tǒng)，介紹理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系、光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束選擇、光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)；第三部分為光度學(xué)和色度學(xué)，介紹輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ)、色度學(xué)基礎(chǔ)；第四部分為光學(xué)系統(tǒng)，介紹典型光學(xué)系統(tǒng)和現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)。課程重點(diǎn)和難點(diǎn)：1．幾何光學(xué)的基本定律、近軸區(qū)成像。2．近軸光學(xué)的理論與計(jì)算方法，光學(xué)系統(tǒng)分辨率的表示和計(jì)算方法，光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)。3．各種情況下光學(xué)系統(tǒng)中的光能量計(jì)算方法。4．放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)及成像。解決辦法：1．課堂講授充分利用多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)，講清基本概念和原理。2．通過課后習(xí)題練習(xí)掌握測(cè)量原理與方法。3．加強(qiáng)師生交流、教師答疑輔導(dǎo)等。三、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求無四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課為《大學(xué)物理》，其他相關(guān)課程，如物理光學(xué)、光學(xué)測(cè)量、光學(xué)設(shè)計(jì)CAD等，與應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)相互滲透、相互促進(jìn)。五、對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求通過課程學(xué)習(xí)，為學(xué)生掌握光學(xué)總體設(shè)計(jì)方法及簡單光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法打下基礎(chǔ)。使學(xué)生具有在生產(chǎn)及科研實(shí)踐中理解、分析及解決問題的能力。六、課程學(xué)時(shí)分配總學(xué)時(shí)32，其中講課32學(xué)時(shí)。課程主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配見課程學(xué)時(shí)分配表。課程學(xué)時(shí)分配表教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容講課上機(jī)實(shí)驗(yàn)課外小計(jì)幾何光學(xué)基本原理44近軸光學(xué)和共軸球面系統(tǒng)22平面鏡棱鏡系統(tǒng)44理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系44光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束選擇44光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)22輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ)22色度學(xué)基礎(chǔ)22典型光學(xué)系統(tǒng)66現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)22總計(jì)3232七、建議教材和教學(xué)參考書目1．教材安連生.應(yīng)用光學(xué)（第三版）.北京理工大學(xué)出版社，2008年2．主要參考書[1]張以謨.應(yīng)用光學(xué)（第三版）.電子工業(yè)