《光學(xué)》課程教學(xué)大綱

《光學(xué)教程》課程實(shí)施大綱

目錄

1.教學(xué)理念..............................................1

2.課程介紹..............................................8

2.1課程的性質(zhì)

2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用

2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)

2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢(shì)

2.5課程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系

2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問題

2.7學(xué)習(xí)本課程的必要性

3.教師簡(jiǎn)介...............................................10

3.1教師的職稱、學(xué)歷

3.2教育背景

3.3研究興趣（方向）

4.先修課程...............................................11

5.課程目標(biāo)...............................................11

6.課程內(nèi)容...............................................11

6.1課程的內(nèi)容概要

6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

6.3學(xué)時(shí)安排

7.課程實(shí)施..............................................14

7.1教學(xué)單元一.........................................18

7.1.1教學(xué)日期

7.1.2教學(xué)目標(biāo)

7.1.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.1.4教學(xué)過(guò)程

7.1.5教學(xué)方法

7.1.6作業(yè)安排及課后反思

7.1.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.2教學(xué)單元二.........................................30

7.2.1教學(xué)日期

722教學(xué)目標(biāo)

7.2.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.2.4教學(xué)過(guò)程

7.2.5教學(xué)方法

7.2.6作業(yè)安排及課后反思

7.2.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.2.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.3教學(xué)單元三......................................39

7.3.1教學(xué)日期

732教學(xué)目標(biāo)

7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.3.4教學(xué)過(guò)程

7.3.5教學(xué)方法

7.3.6作業(yè)安排及課后反思

7.3.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.3.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.4教學(xué)單元四........................................45

7.4.1教學(xué)日期

7.4.2教學(xué)目標(biāo)

7.4.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.4.4教學(xué)過(guò)程

7.4.5教學(xué)方法

7.4.6作業(yè)安排及課后反思

7.4.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.4.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.5教學(xué)單元五.........................................61

7.5.1教學(xué)日期

7.5.2教學(xué)目標(biāo)

7.5.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.5.4教學(xué)過(guò)程

7.5.5教學(xué)方法

7.5.6作業(yè)安排及課后反思

7.5.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.5.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.6教學(xué)單元六.........................................71

7.6.1教學(xué)日期

7.6.2教學(xué)目標(biāo)

7.6.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.6.4教學(xué)過(guò)程

7.6.5教學(xué)方法

7.6.6作業(yè)安排及課后反思

7.6.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

768參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7?7~j'（羊）LI-J????????????????????????????????????????????????????????????80

7.7.1教學(xué)日期

7.7.2教學(xué)目標(biāo)

7.7.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.7.4教學(xué)過(guò)程

7.7.5教學(xué)方法

7.7.6作業(yè)安排及課后反思

7.7.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

778參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.8教學(xué)單元八.........................................89

7.8.1教學(xué)日期

782教學(xué)目標(biāo)

7.8.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.8.4教學(xué)過(guò)程

7.8.5教學(xué)方法

7.8.6作業(yè)安排及課后反思

7.8.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.8.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.9.1教學(xué)日期

7.9.2教學(xué)目標(biāo)

7.9.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.9.4教學(xué)過(guò)程

7.9.5教學(xué)方法

7.9.6作業(yè)安排及課后反思

7.9.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.9.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.10教學(xué)單元十......................................112

7.10.1教學(xué)日期

7.10.2教學(xué)目標(biāo)

7.10.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.10.4教學(xué)過(guò)程

7.10.5教學(xué)方法

7.10.6作業(yè)安排及課后反思

7.10.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.10.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.11教學(xué)單元十一.....................................121

7.11.1教學(xué)日期

7.1L2教學(xué)目標(biāo)

7.11.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.11.4教學(xué)過(guò)程

7.11.5教學(xué)方法

7.11.6作業(yè)安排及課后反思

7.11.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊耍求

7.11.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

7.12教學(xué)單元十二.....................................128

7.12.1教學(xué)日期

7.12.2教學(xué)目標(biāo)

7.12.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

7.12.4教學(xué)過(guò)程

7.12.5教學(xué)方法

7.12.6作業(yè)安排及課后反思

7.12.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.12.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

8.課程要求...............................................137

8.1學(xué)生自學(xué)要求

8.2課外閱讀要求

8.3課堂討論耍求

8.4課程實(shí)踐要求

9.課程考核...............................................137

9.1出勤（遲到、早退等）、作業(yè)、報(bào)告等的要求

9.2成績(jī)的構(gòu)成與評(píng)分規(guī)則說(shuō)明

9.3考試形式及說(shuō)明

10.學(xué)術(shù)誠(chéng)信............................................138

10.1考試違規(guī)與作弊處理

10.2杜撰數(shù)據(jù)、信息處理等

10.3學(xué)術(shù)剽竊處理等

11.課堂規(guī)范............................................138

11.1課堂紀(jì)律

11.2課堂禮儀

12.課程資源............................................139

12.1教材與參考書

12.2專業(yè)學(xué)術(shù)著作

12.3專業(yè)刊物

12.4網(wǎng)絡(luò)課程資源

13.教學(xué)合約............................................139

13.1教師作出師德師風(fēng)承諾

13.2閱讀課程實(shí)施大綱，理解其內(nèi)容

13.2同意遵守課程實(shí)施大綱中闡述的標(biāo)準(zhǔn)和期望

14.其他說(shuō)明............................................139

1.教學(xué)理念

《光學(xué)》是物理學(xué)本科專業(yè)的?門重要的專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，是普通物理

學(xué)的?個(gè)重要組成部分，是研究光的本性、光的傳播及光和物質(zhì)的相互作用的基

礎(chǔ)學(xué)科。通過(guò)本門課程的教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握光的基本性質(zhì)，基本原理和基

本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。本門課程?方面為《原子物理學(xué)》、

《電動(dòng)力學(xué)》和《曷子物理學(xué)》等后繼課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)訓(xùn)練提供必要的準(zhǔn)備。

另?方面為學(xué)生將來(lái)從事科學(xué)研究,教學(xué)和其他工作打下良好的基礎(chǔ)。作為物理

學(xué)的基本課程，應(yīng)著重要求學(xué)生掌握物理學(xué)的基本概念和基本規(guī)律，使學(xué)生建立

起鮮明的物理圖象。

1.1關(guān)注學(xué)生的發(fā)展

作為一名教師，“教書育人”是我們最本質(zhì)的工作，但是“教書”不只是教

會(huì)學(xué)生們書本HI勺知識(shí)，還應(yīng)更關(guān)注學(xué)生其它各方曲的發(fā)展。教育的本質(zhì)則在協(xié)

助學(xué)生探索自我，并從發(fā)現(xiàn)自我、開啟自我到實(shí)現(xiàn)自我，進(jìn)而能不斷地超越自我。

其目的都是更好地為學(xué)生發(fā)展服務(wù)，務(wù)求可讓學(xué)生得到可持續(xù)發(fā)展的能力，從而

提高學(xué)生的全面素質(zhì)。從以下幾點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的發(fā)展：

一、關(guān)注學(xué)生的“主體地位”?，F(xiàn)代教育的特征就是發(fā)展人的主體性，追求

人的全面發(fā)展。如果我們還一直充當(dāng)“主角”，而學(xué)生僅僅充當(dāng)?shù)氖恰芭浣恰?，?/p>

奪了他們自主學(xué)習(xí)的權(quán)力，必定對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展造成影響。新課程指出我們的

教師應(yīng)“以學(xué)生的發(fā)展為本”，因此，我們要牢固樹立以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念，

激發(fā)學(xué)生參與意識(shí)，把主動(dòng)權(quán)歸還學(xué)生，相信每一位學(xué)生都有發(fā)展，給學(xué)生提供

更多的參與機(jī)會(huì)，給學(xué)生搭建一個(gè)自主學(xué)習(xí)的舞臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生為了適應(yīng)未來(lái)的生

活而努力準(zhǔn)備。

二.、關(guān)注學(xué)生的“學(xué)習(xí)興趣”學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣直接影響一節(jié)課的教學(xué)效果，

因?yàn)椤芭d趣是最好的教師”，“沒有興趣的學(xué)習(xí)，無(wú)異是一種苦役；沒有興趣的地

方，就沒有智慧和靈感。”入迷才能叩開思維的大門，智力和能力才能得到發(fā)展。

課堂上看學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣如何，可從這幾點(diǎn)觀察：教師是否有創(chuàng)設(shè)各種情境誘發(fā)

學(xué)生的求知欲；教師是否能提出矛盾的問題，引起學(xué)生的疑惑；教師是否以生動(dòng)

的實(shí)例，描述枯燥的概念，使比較抽象的內(nèi)容變得通俗形象；教師是否有利用思

辨問題或?qū)嶒?yàn)結(jié)論作引導(dǎo)，這樣既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又可啟發(fā)學(xué)生的思考。

三、關(guān)注學(xué)生情感、態(tài)度與價(jià)值觀的體現(xiàn)與發(fā)展作為老師，在強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)基

本知識(shí)的過(guò)程中，要潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生積極的人生態(tài)度，正確的價(jià)值觀、人生

觀和科學(xué)的世界觀，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中學(xué)會(huì)正確的價(jià)值選擇，逐步具有

社會(huì)責(zé)任感，努力為人民服務(wù)，樹立遠(yuǎn)大理想。教師應(yīng)該在思想觀念上實(shí)現(xiàn)重大

轉(zhuǎn)變，充分利用教材和各種有用信息對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。處處注意創(chuàng)設(shè)民主、寬松

的課堂教學(xué)氛圍，以幽默的話語(yǔ)、尊重和贊賞，正確引導(dǎo)與啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在

會(huì)心的笑容中輕松掌握知識(shí)與方法，并敢于表達(dá)自』的情感體驗(yàn)及對(duì)自己、同伴、

或老師作出合理的評(píng)價(jià)，使每個(gè)學(xué)生在這方面都能得到更好的發(fā)展。

L2關(guān)注教學(xué)的有效性

確立學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，可以從以下兩個(gè)方面實(shí)施：

首先，把學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性權(quán)交給學(xué)生。課程標(biāo)準(zhǔn)中滲透著以人為本和以學(xué)

生發(fā)展為本的新理念，以學(xué)生發(fā)展為本就是要真正認(rèn)識(shí)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人的觀

點(diǎn)。課堂教學(xué)中要把學(xué)習(xí)的主動(dòng)性權(quán)交給學(xué)生，讓他們按自己的愛好選擇學(xué)習(xí)內(nèi)

容。

其次，讓學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)。讓學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)是真正體現(xiàn)學(xué)生主體地位

的策略。學(xué)生在課堂上不再是旁觀者，被動(dòng)接受者，他們的智慧得到啟迪，能力

得到發(fā)展，創(chuàng)新意識(shí)得到培養(yǎng)。

①學(xué)生參與教學(xué)設(shè)計(jì)，

②讓學(xué)生參與課堂講解。

1.3關(guān)注教學(xué)的策略

■以問題為核心驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，問題可以是項(xiàng)目、案例或?qū)嶋H生活中的矛盾，

■強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，各種教學(xué)因素，包括教師只是作為一種廣義的學(xué)習(xí)環(huán)

境支持學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)，誘發(fā)學(xué)習(xí)者的問題并利用它們刺激學(xué)習(xí)活動(dòng)，

或確認(rèn)某一問題，使學(xué)習(xí)者迅速地將該問題作為自己的問題而接納。

■學(xué)習(xí)問題必須在真實(shí)的情景中展開，必須是一項(xiàng)真實(shí)的任務(wù)。

■強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜性，反對(duì)兩者必居其一的觀點(diǎn)和二者擇一的環(huán)境。

■強(qiáng)調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)的重要性，要求學(xué)習(xí)環(huán)境能夠支持協(xié)作學(xué)習(xí)。

■強(qiáng)調(diào)非量化的整體評(píng)價(jià)，反對(duì)過(guò)分細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)參照評(píng)價(jià)。

■設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)展開的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供學(xué)習(xí)資源、認(rèn)知工具和幫助等，以反

映學(xué)習(xí)環(huán)境的復(fù)雜性。

■應(yīng)設(shè)計(jì)多種自主學(xué)習(xí)策略，使得學(xué)習(xí)能夠在以學(xué)生為主體中順利展開。

1.4關(guān)注教學(xué)價(jià)值觀

注重在傳授知識(shí)的同時(shí)組織學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)，掌握自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的本

領(lǐng)。

2.課程描述

2.1課程的性質(zhì)

本課程是應(yīng)用物理學(xué)本科專業(yè)的一門重要的、必修的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，光學(xué)

(optics)是物理學(xué)的重要分支學(xué)科。也是與光學(xué)工程技術(shù)相關(guān)的學(xué)科。狹義來(lái)

說(shuō)，光學(xué)是關(guān)于光和視見的科學(xué)，optics詞早期只用于跟眼睛和視見相聯(lián)系的

事物。而今天常說(shuō)的光學(xué)是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直

到X射線和丫射線的寬廣波段范圍內(nèi)的電磁輻射的產(chǎn)生、傳播、接收和顯示，以

及與物質(zhì)相互作用的科學(xué)，著重研究的范圍是從紅外到紫外波段。光學(xué)是研究光

的本性、傳播和光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)科學(xué)。是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合緊密的

專業(yè)核心課程，足物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分。

2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用

光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一門基礎(chǔ)學(xué)科，又是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿

陣地之一。本課程在天體物理、激光、材料物理、核物理、電子電氣、無(wú)線電通

信、光信息科學(xué)和技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由此可見，本課程是學(xué)好固體物理、

半導(dǎo)體物理、光電子學(xué)等多門課程的基礎(chǔ)，該課程自身體系完整，課程中的基本

理論將在后續(xù)課程中得到應(yīng)用。

2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)

2015年距離阿拉伯學(xué)者伊本*海賽姆海的五卷本光學(xué)著作誕生恰好一千年。

一千年來(lái)，光的技術(shù)帶給人類文明巨大的進(jìn)步。1815年菲涅爾提出的光波概念、

1865年麥克斯韋提出的光電磁傳播理論、1905年愛因斯坦的光電效應(yīng)理論和

1915年通過(guò)廣義相對(duì)論將光列為宇宙學(xué)的內(nèi)在耍索，以及1965年彭齊亞斯和威

爾遜發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景，同年高銀提出光在纖維中的傳輸，以用于光學(xué)通信。2015

年是光學(xué)界許多里程碑式發(fā)現(xiàn)發(fā)明的周年紀(jì)念。聯(lián)合國(guó)大會(huì)已經(jīng)宣布2015年為

國(guó)際光年，希望以此紀(jì)念千年來(lái)人類在光領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展、

解決能源、信息、教育、農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生等世界性問題的光技術(shù)的重要性。2015年

國(guó)際光年已獲得聯(lián)合國(guó)全體成員的支持，將由國(guó)際上包括IEEE,CIE,SPIE等

50個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)科研團(tuán)體聯(lián)合舉辦。中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)也把紀(jì)念國(guó)際光年的活動(dòng)列為

2015年的重要議事日程。

2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今的光學(xué)學(xué)科飛速發(fā)展。特別是近30年來(lái)，由于激光的問世，光學(xué)的面

貌發(fā)生了深刻的變化，光學(xué)的研究?jī)?nèi)容也從傳統(tǒng)的光學(xué)與光譜學(xué)迅速擴(kuò)展到光學(xué)

與物理其他分支學(xué)科的交匯點(diǎn)。諸如激光物理、非線性光學(xué)、高分辯率光譜學(xué)、

強(qiáng)光光學(xué)和量子光學(xué)正不斷趨于完善和成熟。有的則正在積累形成新的分支學(xué)

科，如光子學(xué)、超快光譜和原子光學(xué)等。光學(xué)與化學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、

醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)的交叉也越來(lái)越廣泛和深入。光學(xué)中的新理論、新概念和新方法

己成為激光、光纖通訊等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要依托（光學(xué)工程）?？梢灶A(yù)見，在

21世紀(jì)中，光學(xué)的研究將會(huì)有若干突破性的進(jìn)展，并對(duì)生命科學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)

域的突破，以及光學(xué)、光電子等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命起到關(guān)鍵性的先導(dǎo)和推動(dòng)作用。

2.5課程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系

2015年是聯(lián)合國(guó)教科文組織發(fā)起設(shè)立的“光和光基技術(shù)國(guó)際年”（The

InternationalYearofLightandlight-basedTechnologies）,簡(jiǎn)稱“國(guó)際

光年”。光學(xué)在人類健康、通訊、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人類生活改進(jìn)等方面都做出巨大

的貢獻(xiàn)。從航空航天到日常的生產(chǎn)和生活，光學(xué)無(wú)處不在。100年以來(lái)，對(duì)科學(xué)

技術(shù)貢獻(xiàn)的標(biāo)志性「作之一就是諾貝爾獎(jiǎng)的獲得。其中15項(xiàng)與光學(xué)有關(guān)的諾貝

爾獎(jiǎng)獲得項(xiàng)目分別是光電效應(yīng)（1921年）、微波激射器（1964年）、全息照相（1971

年）、宇宙背景射線（1978年）、激光光譜（1980年）、精確原子光譜（1989年）、

激光冷卻（1997年）、飛秒激光化學(xué)（1999年）、波色愛因斯坦凝聚（2001年）、

半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)激光器（2002年）、量子光學(xué)與頻率光梳（2006年）、發(fā)現(xiàn)熒光蛋

白（2008年）、光纖的發(fā)明（2009年）、量子光學(xué)（2012年）、藍(lán)光LED超分辨

成像（2014年）。光學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大推動(dòng)作用，在現(xiàn)代信息技術(shù)方面，1966

年華裔科學(xué)家高餛利用光傳輸全反射原理取得光纖物理學(xué)的突破成果，促成光纖

通信系統(tǒng)的問世，為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展鋪平了道路；在先進(jìn)制造領(lǐng)域，激光加工

以其無(wú)磨損、高硬度、高熔點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)正逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械加工，而飛秒激光加工

則是未來(lái)高精度加工的發(fā)展趨勢(shì)。比如三維微納加工、眼科手術(shù)、3D打印等都

是激光的現(xiàn)代應(yīng)用；在能源與健康領(lǐng)域，不論是能耗低、安全性高的LED光源，

還是波長(zhǎng)短、穿透能力強(qiáng)的X光，都為人類生產(chǎn)生活帶來(lái)極大的便利；而安檢時(shí)

廣泛運(yùn)用的太赫茲波與激光武器等則是光學(xué)科技運(yùn)用于國(guó)家安全的典型案例。

2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問題

在狹義范圍內(nèi)，本課程內(nèi)容不涉及到倫理與道德問題。從廣義范圍來(lái)看，教

學(xué)過(guò)程涉及到的科學(xué)技術(shù)與倫理道德的關(guān)系是辯證統(tǒng)一的關(guān)系。一方面,教學(xué)過(guò)

程的科學(xué)求真與倫理道德的求善反映了人類不同的需求，二者在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中有

時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖突；另一方面，教學(xué)過(guò)程的科學(xué)求真與道德的求善，都是人類追求的

目標(biāo)，本課程的科學(xué)發(fā)展史有助于學(xué)生倫理道德水準(zhǔn)的提升；倫理道德的進(jìn)步有

助于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀。

2.7學(xué)習(xí)本課程的必要性

光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一門基礎(chǔ)學(xué)科，乂是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿

陣地之一。光學(xué)課程既能為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)原子物理、量子力學(xué)、相對(duì)論等課程

準(zhǔn)備必要的前提條件，乂有助于進(jìn)一步探討微觀和宏觀世界的聯(lián)系與規(guī)律。通過(guò)

本門課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及今后的工作打下基礎(chǔ)。

3.教師簡(jiǎn)介

4.先修課程

《高等數(shù)學(xué)》，《電磁學(xué)》，《原子物理學(xué)》,

5.課程目標(biāo)

5.1牢固掌握有關(guān)光的傳播及其本性，包括干涉、衍射、偏振等基本現(xiàn)象、原

理和規(guī)律，為后繼課程奠定必要的基礎(chǔ)。并了解它們?cè)诳蒲?、生產(chǎn)和實(shí)踐上的應(yīng)

用。

5.2牢固掌握幾何光學(xué)的基本概念、成像規(guī)律和作圖方法。熟悉典型助視光學(xué)儀

器的基本結(jié)構(gòu)及原理。

5.3了解現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展概況以及現(xiàn)代光學(xué)的基本概念、原理，研究的方法、手

段，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，

5.4培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、科學(xué)探究能力和分析解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事

求是、勇于探究的科學(xué)精神和辯證唯物主義世界觀。

6.課程內(nèi)容

6.1課程的內(nèi)容概要

第一章光的干涉

1-1光波的疊加與相干

1-2由單色波疊加所形成的干涉花樣

1-3分波面雙光束干涉，楊氏雙縫干涉

1-4干涉條紋的可見度

1-6分振幅薄膜干涉，等傾干涉

1-7等厚干涉，多光束干涉

1-8干涉儀，牛頓環(huán)

1-9光的干涉應(yīng)用

第二章光的所射

2-1惠更斯-菲涅耳原理

2-2半波帶法，菲涅耳衍射

2-3夫瑯和費(fèi)單縫衍射

2-4夫瑯和費(fèi)H孑I衍射，埃里斑

2-5瑞利判據(jù)，衍射光柵

2-6譜線半角寬度與缺級(jí)現(xiàn)象，光柵方程及分辨本領(lǐng)

第三章幾何光學(xué)

3-1幾個(gè)基本概念和定律，光線，光程，費(fèi)馬原理

3-2光在平面界面上的反射和折射，光導(dǎo)纖維。

3-3球面反射與折射成像，高斯公式牛頓公式，組合透鏡

第四章光學(xué)儀器基本原理

第五章光的偏振

5I白然光與偏振光，

5-2線偏振光與部分偏振光

5-3雙折射，布儒斯特定律

5-4馬呂斯定律，

5-5起偏與檢偏,波片，

5-6橢圓偏振光和圓偏振光

5-7偏振態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢定

5-8偏振光的干涉.

第七章光的量子性

7-1經(jīng)典福射定律

7-2普朗克輻射公式

7-4光電效應(yīng),.

7-5康普頓效應(yīng).

7-6光的波粒二象性

期末總復(fù)習(xí)

6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

第一章（含緒論）光的干涉

重點(diǎn)：相干條件，等傾干涉、等厚干涉的特征，邁克爾孫干涉儀基

本原理及其應(yīng)用

難點(diǎn)；光源與機(jī)械波的區(qū)別，光源的線度對(duì)干涉條紋的影響，邁克

爾孫干涉儀基本原理及其應(yīng)用

第二章光的優(yōu)射

重點(diǎn)：惠更斯一菲涅耳原理的物理意義、夫瑯和費(fèi)單縫衍射，瑞利判

據(jù)、光柵方程

難點(diǎn)：半波帶法，缺級(jí)現(xiàn)象

第三章幾何光學(xué)的基本原理

重點(diǎn)：費(fèi)馬原理、符號(hào)法則，

難點(diǎn)：符號(hào)法則的正確使用

第四章光學(xué)儀器的基本原理

重點(diǎn)：望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的原理、放大本領(lǐng)和分辨本領(lǐng)

難點(diǎn)：區(qū)別角放大率與放大本領(lǐng)，有效光諫和聚

第五章光的偏振

重點(diǎn)：?jiǎn)屋S晶體的光軸、主截面和振動(dòng)面，單軸晶體中的惠更斯作

圖法，布儒斯特定律和馬呂斯定律，偏振光干涉光強(qiáng)的計(jì)算光本領(lǐng)

難點(diǎn)：光振動(dòng)與自然光和偏振光的聯(lián)系，晶體的雙折射，產(chǎn)生線偏振

光、圓偏振光和橢圓偏振光的條件，1/4波片和/2波片的功用

第七章光的量子性

重點(diǎn)：黑體輻射，光電效應(yīng)

難點(diǎn)：普朗克公式，康普頓效應(yīng)

6.3學(xué)時(shí)安排

序號(hào)主要內(nèi)容參考學(xué)時(shí)

1（-）緒論2

2（二）光的T涉8

3（三）光的衍射8

4（四）幾何光學(xué)基他8

5（五）光學(xué)儀器的基本原理6

6（六）光的偏振9

7（七）光的量子性4

合計(jì)45

7.課程實(shí)施

7.1教學(xué)單元一

7.1.1教學(xué)日期

第一周

7.1.2教學(xué)目標(biāo)

1、理解光的迭加原理，掌握光的相干條件。并能分析各種干涉裝置如

何產(chǎn)生相干光？

2、掌握光程差與位相差的關(guān)系。

3、對(duì)楊氏雙縫要求掌握以下幾點(diǎn)：

A、光程差公式。

B、極大極小條件。

C、干涉條紋的形狀及隨實(shí)驗(yàn)條件變化的變化情況。

7.1.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

重點(diǎn)：相干條件，

難點(diǎn)：光源與機(jī)械波的區(qū)別

7.1.4教學(xué)過(guò)程

緒論

通過(guò)時(shí)間坐標(biāo)，簡(jiǎn)要敘述國(guó)內(nèi)外光學(xué)從古至今的發(fā)展簡(jiǎn)歷。

第一章光的干涉

1」光波的疊加與相干（引導(dǎo)法）

提問：根據(jù)日?？吹降母缮娆F(xiàn)象，引入問題。

1865年，麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論，預(yù)言了也磁波以

光速傳播，得出了光是某一波段的電磁波的結(jié)論。

1.1.1電磁波的傳播速度和折射率

真空中光速。=1/廂？

介質(zhì)中光速u-c/

介質(zhì)折射率n=C/u=yl

這個(gè)公式將光學(xué)和電磁學(xué)這兩個(gè)不同領(lǐng)域中的物理量聯(lián)系起來(lái)。

1.1.2光的強(qiáng)度

背景知識(shí)：橫波、縱波（提問：橫波和縱波是如何定義的？）

橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向馬波的傳播方向垂直。

縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向馬波的傳播方向平行。

光是橫波

平面電磁波方程

E=EQcos(<c(jt-kr+(p())

<

H=H()cos(6yf-kr+/)

對(duì)人眼或感光儀器起作用的是,

電場(chǎng)強(qiáng)度E

光波中的振動(dòng)矢量通常指的是

可見關(guān)：能夠被人眼感受到的電磁波。

波長(zhǎng)范圍:390nm760nm

可見光波譜：

紅外線波長(zhǎng)長(zhǎng)短

紫外線

LL3機(jī)械波的獨(dú)立性和疊加性（問答法）

提問：兩列水波相遇，如何傳播？

波動(dòng)的獨(dú)立性原理：介質(zhì)中幾列波同時(shí)

傳播，每一列波不會(huì)因?yàn)槠渌ǖ拇嬖?/p>

而改變各自傳播屬性的特點(diǎn)；

波動(dòng)的疊加性原理：在波列相遇的區(qū)域,

介質(zhì)每一點(diǎn)的振移是各波列單獨(dú)存在時(shí)

該點(diǎn)振動(dòng)位移的矢量和。

1.1.4干涉現(xiàn)象是波動(dòng)的特性

一般情況下，各個(gè)波的振動(dòng)方向和頻率均不同，相位關(guān)系不確定，疊加的合成波

較為復(fù)雜。

干涉現(xiàn)象：滿足一定條件的兩列波相遇迭加，在迭加

區(qū)域內(nèi)，有些點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)，有些點(diǎn)

始終減弱，呈現(xiàn)出有規(guī)則的穩(wěn)定分布現(xiàn)象,

這種現(xiàn)象就是干涉現(xiàn)象。相應(yīng)的波稱為相

干波，產(chǎn)生相干波的波源叫相干波源。

波動(dòng)的特征是能量以振動(dòng)的形式在物質(zhì)中依次轉(zhuǎn)移，物質(zhì)本身并不隨波移動(dòng)

1.1.5相干與不相干疊加（引導(dǎo)法）

提問：簡(jiǎn)諧振動(dòng)中兩矢量如何相加？

匕=&cos（6yf+臼）y2=4cosGyl+心

=

y=+y2cos（cot：+。）

其中

222

A=4+A2+24出cos（如一的）

A,sin（p,+A,sin

（p=arctan----------=y----—

4cos（p\4-A2COS（p2

平均振動(dòng)強(qiáng)度

I=A2=十

2

=/I]+4；+24力2+/COS(Q-5\it

討論

⑴若兩振動(dòng)不中斷，即也一律=const

T=4；+心+2力出COS(32~^1)

a:若3-e=2"(j=0,123...)

則：心=(4+4y

合振動(dòng)平均強(qiáng)度達(dá)最大值-------干涉相長(zhǎng)

b:若僅_9=Qj+1%（j=0,12,3........

則：4in=U-42T

合振動(dòng)平均強(qiáng)度達(dá)最小值-------干涉相消

c：當(dāng)（Q-e）為任一其它星值時(shí)（設(shè)4=4）

22

1=2J[[1+COS（92-）]=4力；cos6）°

,,'max--'min

⑵若振動(dòng)時(shí)斷時(shí)續(xù)，兩初位相獨(dú)立地變化，即：

（p.,-（px=f（t）*const

則：按概率統(tǒng)計(jì)理論在觀察時(shí)間吶，仍-%幾率均等地

在0f2司可的一切可能值內(nèi)變化

!jrcos（02—9山1=0=>/=力；+力；

合振動(dòng)的平均強(qiáng)度為兩分振動(dòng)強(qiáng)度之和

總結(jié)：

A：兩振動(dòng)的位相差（02-0。在某點(diǎn)始終保持不變，則在較長(zhǎng)的觀察時(shí)間內(nèi)可

觀察到整個(gè)空間穩(wěn)定的干涉花樣（強(qiáng)度的非均勻分布）。通常稱頻率相同、

振動(dòng)方向幾乎相同、位相差恒定的兩個(gè)振動(dòng)是相干的。

B：若（02?0/）在觀察時(shí)間內(nèi)無(wú)規(guī)則變化，則空間各點(diǎn)強(qiáng)度均等于分振動(dòng)強(qiáng)度

之和不出現(xiàn)干涉花樣，通常稱這樣的兩個(gè)振動(dòng)是非相干的。

1.2由單色波疊加所形成的干涉圖樣

1.2.1相位差和光程差（詳細(xì)板書）

設(shè)兩點(diǎn)光源SI、S2的振動(dòng)可表示為

=41COS（69f+

=4）2COS（M+

同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，其振動(dòng)方程為:

1、相位差~----+（仰2-801）

C

（0=2;zv=

O2

-

△°二彳｛n2r2-〃山)+(夕02>oj

A

2、光程、光程差

光程：介質(zhì)折射率與光波在該介質(zhì)中所通過(guò)的路程的乘積

\=nr

QQ

由〃=一，得N=一r=ct

vu

光程差：6=n2r2-〃w

討論：

⑴光程具有可加性△=%p7

⑵在真空中n廣山=1A4

△=r3="一百

(3)若光源為相干光源，并假設(shè)外?-仍2=0

干涉相長(zhǎng)=2力r6=H

干涉相消b(p=(2J+D〃S=(2J+1)2/2

光的干涉問題的討論可以從光程差的討論入手

1.2.2干涉圖樣的形成(詳細(xì)推導(dǎo))

相長(zhǎng)：N(p=2j兀4-4=2j-

相消：卜9=(2j+1)乃r2-i\-(2J+1)1

乙

D?d,D1m,d弋10'4m

x

8-r1—rx?dsinf)xdtan0=d—

相長(zhǎng)：與一4Hd"X=j匕入j=o,±l,±2…

d

n2

相消：々-4Hdm=（2J+1）］X=(2j+1)-^j=0,±l,±2…

L7乙d2

條紋間距：bx=打+i-xj=-2

632.8nm的氨嵐激光器產(chǎn)生的干涉條紋小

589.3nm的鈉黃光產(chǎn)生的干涉條紋

白光入射的楊氏雙縫干涉照片

綜上所述，干涉條紋具有如下特征：

各級(jí)亮條紋強(qiáng)度相等，相鄰條紋（明或暗）間距相等，且與干涉級(jí)J無(wú)關(guān)；

當(dāng)波長(zhǎng)入一定時(shí)，條紋間距Ax8D,A1/d；當(dāng)D、d一定時(shí)，Ax0c入。

歷史上第一次測(cè)定光波波長(zhǎng)就是通過(guò)測(cè)定Ay來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

當(dāng)用白光（復(fù)色光）作光源時(shí)，除j=0的中央條紋仍為白色（復(fù)色汐卜，其余各級(jí)

條紋均成彩色且內(nèi)紫外紅；干涉圖樣實(shí)質(zhì)上體現(xiàn)了參與相干疊加的光波間相位差

的空間分布

?若002手001，但外一（Po\=干涉花樣仍然不變不過(guò)相對(duì)于SR

有一個(gè)移動(dòng)其移動(dòng)距離和方向由儂-如"J大小和正負(fù)來(lái)決定

1.3分波面雙光束干涉

1.3.1光源和機(jī)械波的區(qū)別（比較法）

機(jī)械波源與光波波源特征不同

從波動(dòng)的角度看，雖然光與機(jī)械波和普通電磁振蕩沒有本質(zhì)的區(qū)別，但是，第一,

我們無(wú)法直接觀察或測(cè)量光波電矢量周期性變化的情況，第二，普通的光也無(wú)法

產(chǎn)生干涉。這到底是為什么？

第一點(diǎn)，光的波長(zhǎng)在400?760nm,其頻率約是lO^Hz,這樣短的變化周期不僅

比人眼的響應(yīng)時(shí)間要小得多，也比電子儀器的響應(yīng)時(shí)間小得多，所以，我們無(wú)法

直接感受到光的振動(dòng)情況，（比較容易理解）

由于測(cè)量?jī)x器的響應(yīng)時(shí)間比光波的振動(dòng)周期大許多，光強(qiáng)的測(cè)量值實(shí)際上是光波

的能流密度在一定時(shí)間內(nèi)（即儀器響應(yīng)時(shí)間內(nèi)）積累強(qiáng)度的平均值。如果設(shè)觀察

時(shí)間或儀器響應(yīng)時(shí)間為T（T>>T），則光強(qiáng)

T=刑=十8

設(shè)觀察時(shí)間為r-至少為儀器或人眼反應(yīng)時(shí)間

（如-四）在觀察時(shí)間內(nèi)不是穩(wěn)定值，而是隨時(shí)間作無(wú)規(guī)、隨機(jī)改變。由于

cos（3-d）在（-1,1）隨機(jī)取值，則有

7「COS（Q-四卜1二0

1=1]+/,>+2，]—,—（cos△如I=A+4

兩列光的強(qiáng)度簡(jiǎn)單相加，這就是我們通常觀察到的現(xiàn)象。普通的光之間是沒有干

涉的。

1.3.2獲得穩(wěn)定干涉圖樣的條件典型的干涉實(shí)驗(yàn)（描述、比較法）

1、條件：在任何瞬時(shí)，到達(dá)觀察點(diǎn)的必須是同一批原子發(fā)射的經(jīng)過(guò)不同的光程

的兩列光波。

2、方法：

A、分波面法如楊氏雙縫干涉卜\

波面的各個(gè)部分作為發(fā)射次波的光源,

這些次波交疊在一起發(fā)生干涉。

B、分振幅法如等傾干涉、等厚干涉

干涉次波本分被分成兩部分，各自走

過(guò)不同的光程后重新疊加并發(fā)生干涉。

C、分振動(dòng)面如偏振光的干涉（第五章）

3、典型分波面干涉實(shí)驗(yàn)

a、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)

楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理

sin0?tan0=x/D=d—

D

光程差：hr=r?-r\xdsin0

明暗紋條件

-±kA明

A"A=0,1,2,…

、士（2*“4暗

「土學(xué)4明

X=JdZ=0,1,2,…

L(2A+若弓暗

條紋特點(diǎn)：

(1).明暗相間的條紋對(duì)稱分布于中心O點(diǎn)兩側(cè)。

(2).相鄰明條紋和相鄰暗條紋等間距，與干涉級(jí)k無(wú)關(guān)。

條紋中心間距加=占〃一.=鄉(xiāng)4

a

條紋中心間距變化AxccA.AxacD/teocl/d

(3).若用復(fù)色光源，則干涉條紋是彩色的。

b、洛埃鏡

半波損失：入射光在光疏介質(zhì)中前進(jìn)，遇到光密介質(zhì)的界面時(shí)，在掠射

或正入射兩種情況下，發(fā)射光的振動(dòng)方向?qū)τ谌肷涔獾恼駝?dòng)方向都幾乎

相反，光程好像損失(或增加)了半個(gè)波長(zhǎng)一樣。

(I)反射光與入射光比較

m<n2有半波損失

/：|>nz無(wú)半波損失

(2)經(jīng)介質(zhì)膜上下界面兩反射光比較

{ni<〃2,〃2>〃3

或n\>my〃2<〃3

nl>n2>n

或nl<n2<n3

例題：（練習(xí)式）

例題1楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)d=0.2mm,屏到雙縫距離

d'=2.0m,若測(cè)得干涉條紋中第三級(jí)明條紋到屏

中心的距離為18.9mm,求：（1）此單色光的波長(zhǎng);

（2）相鄰明條紋的間距。

解(1)由明紋公式x=±k--k=0,1,2…

dnf

知n=l,k=3,x=18.9mm,則

丸=J=6.3xIO/"/

（2）兩相鄰明條間距=6.3/TZOT

a

例題2在楊氏實(shí)驗(yàn)裝置中，兩小孔的間距為0.5mm,光屏離小孔的距離為

50cm。當(dāng)以折射率為1.60的透明薄片貼住小孔S2時(shí)：發(fā)現(xiàn)屏上的條紋移動(dòng)了

1cm,試確定該薄片的厚度。

解：未加薄片前，P點(diǎn)的光程差為

6=r.-r9=—y=—mmx10/TZOT=0.OI/ZZ/T7

rQ500

因?yàn)榧颖∑?，P點(diǎn)的光程差為0

￡="一與十（1一加〃=0

--------y=牌mm=1.67x10-7mm

06

(〃-l)rQ

7.1.5教學(xué)方法

課堂講授、案例分析、討論與探究法、自主學(xué)習(xí)法、實(shí)驗(yàn)與演示法等

7.1.6作業(yè)安排及課后反思

作業(yè)2題

7.1.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

光學(xué)教程第五版姚啟均原著高等教育出版社

緒論0.1,0.2節(jié)

第一章光的干涉1.1,1.2,1.3節(jié)

應(yīng)用光學(xué)與物理光學(xué).石順祥等編著.西安電子科技大學(xué)出版社,2000.8

緒論

第二章光的干涉2.1節(jié)

****>**,*********w*w*>*****,***w*>**w*,**

7.2教學(xué)單元二

721教學(xué)日期

第二周

7.2.2教學(xué)目標(biāo)

1、了解干涉條紋H勺可見度

2、掌握分振幅法等傾干涉條紋的條紋特征；

3、掌握分振幅等厚干涉的條紋特征；

723教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

重點(diǎn)：等傾干涉、等厚干涉的特征

難點(diǎn)：光源的線度對(duì)干涉條紋的影響

7.2.4教學(xué)過(guò)程

1.4干涉條紋的可見度

1.4.1干涉條紋的可見度（直觀法）

可見度：描述干涉圖樣中條紋的強(qiáng)弱對(duì)比。

■nixnun

max+

II山，

當(dāng)lmin=O時(shí)，V=l,條紋對(duì)比最清楚，可見度最好

當(dāng)Imin^Imax時(shí)，V00,條紋不可見

雙光束的振幅比對(duì)干涉條紋可視度的影響

I=力：+團(tuán)+24出cosN(p

cos\(()=1znax=(4+4)2

COS\(p=-1/nin=(4-力2)2

v=244=2(4/4)

1+(4/4)?

I=(4;+4)(1+Pcos△*)

令/()=/]+=4/+42

I=/0(1+VcosAp)

142、光源的非單色性對(duì)干涉條紋的影響(圖示直觀法)

1.理想的單色光

2.準(zhǔn)單色光、譜線寬度

準(zhǔn)單色光：在某個(gè)中心波長(zhǎng)(頻率)附近有

一定波長(zhǎng)(頻率)范圍的光。實(shí)際使用的單

色光源都有一定的光譜寬度ZU

設(shè)：A為光源的波長(zhǎng)，以為譜線的寬度

當(dāng)+的第k級(jí)條紋和1的第k+1級(jí)條紋重合時(shí)，條紋不可分辨

設(shè)能分辨的干涉明紋最大級(jí)次為kM

e,/-AZ\Z.1、/I△%、4>>AAA

bmax=k”(4+—)=(kq+1)(4——)^=—

與對(duì)應(yīng)的光程

./-△/、△/\

k，九+——)=—U+——)

2AZ2

黑x

（小。（"放=號(hào)十小號(hào)）A2

相干長(zhǎng)度；由光源的單色性決定的、產(chǎn)生可見度不為零的、干涉條紋的最大光程

差也可定義兩列波能發(fā)生干涉的最大光程差叫相干長(zhǎng)度。

力

相干長(zhǎng)度一冊(cè)=k”入=4：中心波長(zhǎng)

1.4.4、光源的線度對(duì)干涉條紋的影響

當(dāng)光源寬度d增大到某個(gè)寬度面時(shí)，干涉條紋剛好消失:

S.到5和S2的光程差：

§=弓f=daxd!

21|SF|

其中|AS21=9+/，并約去d的平方項(xiàng)

d'd

bc?-r

A

若光程差等于4Z2時(shí)，光譜的可見度降為0,此時(shí)

擴(kuò)展光源的臨界寬度為：

2d

1.6分振幅薄膜干涉（一）一一等傾干涉

161、單色點(diǎn)光源引起的干涉現(xiàn)象（詳細(xì)推導(dǎo)）

利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射和折射，可在反射方向（或透射方向）獲

得相干光束。

*5

(1)光線路徑不同所產(chǎn)生的光程差為：

3=〃廊+麗-nJC'

由拓二而二djcos1,

nxAC=nxACsin/)

=(24tani2)/?2sini2

22

=sin&/cosi2=2〃2do(1-cos22)/cosi2

6=2%4cosi2

22

n.,cosi2=sini2=-n；sinJ1折射定律

B=2d]6-〃:sin24

(2)反射光

當(dāng)n2>m時(shí)，A點(diǎn)的反射光有半波損失，兩反射光間的光程差為:

鼠牝=24J避一/sin?i、-A

(3)透射光

B、C點(diǎn)的反射光都不造成半波損失，兩透射光間的光程差為：

九二雙荷一si"

(4)干涉相長(zhǎng)和相消的條件

k入k=1,2,???

(2八若k=1,2,...

\乙

(5)反射率對(duì)干涉條紋的影響

反射率P書

由菲涅爾公式得：

tan2(j\-i)

tan2。；+J2)

iji：=勾/4

一

P=Ps=Pp=

J2+4

根據(jù)光程差公式的變量定義等厚干涉和等傾干涉

2

A=2/?2</Vl-sinr--

若入、i一定：d~*對(duì)應(yīng)△（等厚干涉）

若入、d一定：i~*對(duì)應(yīng)-*△（等傾干涉）

常見的兩種等厚薄膜干涉

1.劈尖干涉

（1）圖示G1下表面和G2上

表面形成劈尖中間為空氣（n=1）

—空氣劈尖

（2）干涉條紋

光線垂直入射，反射光（1）（2）的干涉，

光程差（提問？）

A0〃^加強(qiáng)

△=一丁=?

1（24+1）4減弱

2

討論；

（I）等厚干涉條紋：平行棱邊的明暗直條紋；

（2）棱邊處d=0,即為暗條紋（提問：為什么？）

（3）條紋間距（圖示）

厚度差：加Y=

間距：Asin<9=-

2

（4）條紋變化

o\條紋變密nt條紋變密

對(duì)于厚度均勻的平面薄膜而言，光程差決定于傾角，相同入射角的入射光有相同

光程差，具有相同干涉加強(qiáng)和減弱的情況，因而，在焦平面上同一干涉條紋上各

亮點(diǎn)（暗點(diǎn)）對(duì)應(yīng)相同的入射角，因而稱為等傾干涉。

等傾圓環(huán)條紋的分析

1.條紋級(jí)次變化

正入射中心點(diǎn)

7=7”=0

中心干涉級(jí)次j0=4='竺-1

422

，。不一定為整數(shù)一設(shè)為整數(shù)一中央為級(jí)亮紋（不影響條紋性質(zhì)）

中心向外一而增大6減小，干涉級(jí)次降低（/減?。?/p>

2、第N個(gè)亮環(huán)半徑

接近正入弓丫X0

透鏡焦距為/,第N個(gè)亮環(huán)半徑:

3、相鄰圓環(huán)的間距

相鄰圓環(huán)角間距

西“

條紋間距Si\=f-bi、、

A、條紋間距和條紋角間距都正比于1/J獷-從中心向外M八逐漸加大-

條紋級(jí)數(shù)/減小，間距逐漸減小一條紋逐漸密集

B、薄膜厚度do越大，條紋間距越小，越不易分辨

等傾條紋特征：

(1)干涉花樣是一些明暗相間的同心圓環(huán)，

條紋觀察面上一點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)入(出)射方向，一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)一個(gè)/玲等傾圓條

紋；

(2)厚度一定時(shí)，干涉級(jí)數(shù)/越高，相當(dāng)于入射角力越小，越靠近中央，因而中

央級(jí)次最高；

(3)條紋間距中央大，邊緣小，內(nèi)疏外密；

(4)當(dāng)加增大時(shí)，/增大，在圓環(huán)中心(SO)處有圓環(huán)冒出；當(dāng)加減小時(shí)，j減

小，在圓環(huán)中心處有圓環(huán)吞入。每冒出或吞入一個(gè)圓環(huán)，薄膜厚度的改變

為：=y-

（5）光源的大小對(duì)等傾干涉條紋的可見度并無(wú)影響。

（6）光源的大小對(duì)等傾干涉條紋的可見度并無(wú)影響。

（7）若光垂直入射，既是當(dāng)i為0時(shí)的特殊情況。

24Z{k=1,2,max

2ndH-----=*.、）/

2Q4+1）%（〃=0,1,2min

單色光垂直入射，在薄膜表面上：

或全亮或全暗、或一片均勻的光亮，沒有干涉條紋。

復(fù)色光垂直入射，在薄膜表面上：

有的顏色亮，有的消失，沒有干涉條紋。

7.2.5教學(xué)方法

課堂講授、案例分析、討論與探究法、自主學(xué)習(xí)法、實(shí)驗(yàn)與演示法等

7.2.6作業(yè)安排及課后反思

作業(yè)：2題

7.2.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求

728參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁(yè)碼）

光學(xué)教程第五版姚啟均原著高等教育出版社

第二章光的干涉1.4,1.6,1.7節(jié)

應(yīng)用光學(xué)與物理光學(xué).石順祥等編著.西安電子科技大學(xué)出版社,2000.8

第二章光的干涉2.2節(jié)

7.3教學(xué)單元三

7.3.1教學(xué)日期

第3周2016年3月140,160

7.3.2教學(xué)目標(biāo)

1、理解牛頓環(huán)產(chǎn)生的基本原理，鞏固干涉概念。

2、理解利用牛頓環(huán)測(cè)定凸透鏡的曲率半徑的基本原理。

3、掌握邁克爾孫干涉儀基本原理及其應(yīng)用。

7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

重點(diǎn)、