《光學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、光學(xué) Optics一、課程基本情況課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程學(xué)分：3 學(xué)分課程學(xué)時(shí)：48 學(xué)時(shí)（講課：48學(xué)時(shí)，上機(jī)：0學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)：0學(xué)時(shí)）課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第4學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)，電磁學(xué)適用專業(yè)： 物理、應(yīng)用物理教 材：光學(xué)、姚啟鈞等著、華東師大光學(xué)教材編寫組改編，高等教育出版社1989開課單位：物理與光電工程學(xué)院二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)光學(xué)是自然科學(xué)中發(fā)展最早的學(xué)科之一，它與人類生活密不可分，與自然科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。本課程在中學(xué)物理光學(xué)部分的基礎(chǔ)上，按照循序漸進(jìn)的原則和光學(xué)課程本身的邏輯性與系統(tǒng)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)光學(xué)基礎(chǔ)知識的同時(shí)，受到科學(xué)研究方法論的初步訓(xùn)練，并為以后的學(xué)習(xí)和

2、工作打下良好的基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1光的干涉（10學(xué)時(shí)）（1）掌握由單色波疊加所形成的干涉花樣：相位差與光程差，干涉花樣的形成；掌握分波面雙光束干涉：光源與機(jī)械波源的區(qū)別，獲得穩(wěn)定干涉花樣的條件，典型的干涉實(shí)驗(yàn)；掌握分振幅薄膜干涉（一）等傾干涉：單色點(diǎn)光源引起的干涉現(xiàn)象，單色發(fā)光平面所引起的等傾干涉條紋；掌握分振幅薄膜干涉（二）等厚干涉：單色點(diǎn)光源引起的等厚干涉條紋，薄膜色；（2）熟悉菲涅耳公式：菲涅耳公式，*半波損失的解釋；熟悉邁克耳孫干涉儀的基本原理和邁克耳孫干涉儀的應(yīng)用；熟悉干涉的一些應(yīng)用牛頓環(huán)。（3）理解波的獨(dú)立性、疊加性和相干性：波的獨(dú)立性和疊加性，干涉現(xiàn)象是波動(dòng)的特性，相干與非

3、相干疊加；（4）了解干涉條紋的可見度，光波的時(shí)間相干性和空間相干性：干涉條紋的可見度，光源的非單色性對干涉條紋的影響及時(shí)間相干性，光源的線度對干涉條紋的影響及空間相干性；了解光的電磁理論；了解多光束干涉和法布里珀羅干涉儀；本章重點(diǎn)：著重闡明光程的概念和光的相干條件，分波前干涉、等傾干涉、等厚干涉的特點(diǎn)及其應(yīng)用。本章難點(diǎn)：運(yùn)用菲涅耳公式解釋半波損失。2光的衍射（10學(xué)時(shí)）（1）掌握惠更斯菲涅耳原理：惠更斯原理，菲涅耳對惠更斯原理的改進(jìn)；掌握菲涅耳半波帶：菲涅耳半波帶及合振幅的計(jì)算；掌握菲涅耳衍射：菲涅耳圓孔衍射，菲涅耳圓屏衍射，菲涅耳波帶片；（2）理解光的衍射現(xiàn)象；理解夫瑯和費(fèi)單縫衍射：夫瑯和費(fèi)

4、單縫衍射花樣的特點(diǎn)，強(qiáng)度的計(jì)算，衍射花樣的光強(qiáng)分布；理解夫瑯和費(fèi)圓孔衍射；理解平面衍射光柵：實(shí)驗(yàn)裝置和現(xiàn)象的定性解釋，光柵衍射的光強(qiáng)分布，干涉與衍射的區(qū)別與聯(lián)系，光柵方程，譜線的缺級，譜線的半角寬度，光柵光譜；（3）了解晶體對倫琴射線的衍射：布喇格公式；本章重點(diǎn)：著重闡明夫瑯和費(fèi)單縫衍射和衍射光柵，光柵方程的導(dǎo)出及其意義。本章難點(diǎn)：菲涅耳衍射，光柵衍射的光強(qiáng)公式的推導(dǎo)及解釋。3幾何光學(xué)的基本原理（10學(xué)時(shí)）（1）掌握費(fèi)馬原理；掌握光在平面界面上的反射和折射：光在平面界面上的反射，光束的單心性的破壞，全反射，棱鏡；掌握光在球面上的反射和折射：符號法則，球面反射對光束單心性的破壞，近軸光線條件下球

5、面反射的物像公式，球面折射對光束單心性的破壞，近軸光線條件下球面折射的物像公式，高斯公式和牛頓公式；掌握光連續(xù)在幾個(gè)球面界面上的反射和折射，虛物的概念：共軸光具組，逐個(gè)球面成像法，虛物的概念；（2）熟悉單心光束，實(shí)像和虛像：單心光束實(shí)像和虛像，實(shí)物、實(shí)像、虛像的聯(lián)系與區(qū)別；熟悉理想光具組的放大率、基點(diǎn)和基面的性質(zhì)：理想光具組的橫向放大率，理想光具組的角放大率，基點(diǎn)和基面的性質(zhì)；（3）理解光線的概念：光線與波面，幾何光學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)定律；理解薄透鏡：近軸光線條件下薄透鏡成像公式，橫向放大率，薄透鏡的作圖求像法；理解近軸物點(diǎn)近軸光線成像的條件：近軸物在近軸光線條件下球面反射的成像公式，近軸物在近軸光

6、線條件下球面反射的物像公式；（4）了解理想光具組的基點(diǎn)和基面：在空氣中厚透鏡物像公式的高斯形式，厚透鏡的基點(diǎn)和基面，復(fù)合光具組的基點(diǎn)和基面；本章重點(diǎn)：著重闡明薄透鏡的物像公式和任意光線的作圖成像法，闡明基點(diǎn)和基面的物理意義。本章難點(diǎn)：厚透鏡物像公式，理想光具組的基點(diǎn)和基面。4光學(xué)儀器的基本原理（6學(xué)時(shí)）（1）掌握助視儀器的放大本領(lǐng)：放大本領(lǐng)的概念，放大鏡；（2）理解顯微鏡的放大本領(lǐng)：顯微鏡的光路圖，顯微鏡的放大本領(lǐng)；理解望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)：開普勒望遠(yuǎn)鏡，伽俐略望遠(yuǎn)鏡，反射式望遠(yuǎn)鏡，激光擴(kuò)光器；理解助視儀器的分辨本領(lǐng)：分辨本領(lǐng)，人眼和助視儀器的分辨本領(lǐng)，望遠(yuǎn)鏡物鏡的分辨本領(lǐng)，顯微鏡物鏡的分辨本領(lǐng)；

7、（3）了解人的眼睛；了解目鏡：目鏡的作用，惠更斯目鏡，冉斯登目鏡；了解光闌、光瞳：光闌的概念，有效光闌和光瞳，有效光闌和光瞳的計(jì)算，視場光闌、入射窗和出射窗；了解光能量的傳播：輻射通量和視見函數(shù)，光通量，發(fā)光強(qiáng)度，照度，亮度；了解近軸物近軸光線成像的色差：色差的形成，色差的改善；了解分光儀器的分辨本領(lǐng)：棱鏡光譜儀，光柵光譜儀；（4）初步了解物鏡的聚光本領(lǐng)：光源在較近距離的聚光本領(lǐng)，數(shù)值孔徑，顯微鏡的聚光本領(lǐng)，光源在遠(yuǎn)距離時(shí)的聚光本領(lǐng)，相對孔徑，照相機(jī)的聚光本領(lǐng)；初步了解單色像差概述：球面象差，慧形像差，散像，像面彎曲，畸變；本章重點(diǎn)：著重闡明典型光學(xué)儀器的放大本領(lǐng)、分辨本領(lǐng)。本章難點(diǎn)：典型光學(xué)

8、儀器的放大本領(lǐng)、分辨本領(lǐng)。5光的偏振（10學(xué)時(shí)）（1）掌握平面偏振光與部分偏振光：平面偏振光，反射光的偏振態(tài)，透射光的偏振態(tài)；掌握光通過單軸晶體時(shí)的雙折射現(xiàn)象：雙折射現(xiàn)象，光軸與主截面，o光與e光的相對光強(qiáng)；掌握偏振元件：尼科爾棱鏡，渥氏棱鏡，波晶片；掌握偏振光的干涉：偏振光干涉的實(shí)驗(yàn)裝置，平面偏振光干涉的強(qiáng)度分布；（2）理解自然光與偏振光：光的偏振性，自然光與偏振光；理解光在晶體中的波面：正晶體，負(fù)晶體，光在晶體中的波面；理解光在晶體中的傳播方向：單軸晶體中o光與e光的傳播方向，單軸晶體的主折射率；理解橢圓偏振光和圓偏振光：橢圓偏振光，圓偏振光，橢圓偏振光和圓偏振光的獲得；理解偏振態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢定：平面偏振光的檢定，橢圓偏振光和圓偏振光的檢定，補(bǔ)償器；本章重點(diǎn)：著重闡明自然光、平面偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的概念及其檢定方法，雙折射現(xiàn)象，偏振光的干涉。本章難點(diǎn)：偏振光的干涉。6光的吸收、散射和色散（2學(xué)時(shí)）（1）了解光的吸收；了解光的散射；了解光的色散；本章重點(diǎn)：定性介紹光的吸收、散射和色散。本章難點(diǎn)：光的吸收、散射和色散。四、課程考核（1）作業(yè)和報(bào)告：作業(yè)：8次；（2）考核方式：閉卷考試；（3）總評成績計(jì)算方式：平時(shí)成績、期中成績（0-30%）+期末考試成績（70-100%）。五、參考